JP2015222804A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】コアの放熱性を高め、優れた磁気性能を確保しつつ、小型化に寄与することが可能なリアクトルを提供する。
【解決手段】一対のコイル１１を平行に並べて配置し、磁性粉末をプレス成形したＩ字型コア１２をコイル１１の空芯部に配置したリアクトルにおいて、Ｉ字型コア１２を放熱させるためのケース１５が設けられている。Ｉ字型コア１２は、Ｉ字型コア１２からケース１５までの放熱経路に対して直交する方向に、プレス成形して作製される。つまり、放熱経路に対して直交する方向にプレスしてＩ字型コア１２を成形することにより、熱伝導率が大きい方向と放熱経路の方向とを合致させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱構造に改良を加えたリアクトルに関するものである。

電気自動車やハイブリッド車等が普及する近年、搭載されたバッテリの電圧を高めるために、リアクトルが採用されている。中でも、磁気飽和及びコストの観点から、鉄心に圧粉磁心を使用したリアクトルが主流となりつつある。

圧粉磁心を用いたコアは、磁性粉末同士の隙間が微小ギャップとなるため、磁気飽和を起こしにくく、且つ、コアに挿入されるエアギャップを小さくすることができる。したがって、コアに圧粉磁心を用いたリアクトルでは、漏れ磁束を低減することができ、リアクトルの小型化に寄与している。

圧粉磁心を用いたコアは、磁性粉末をプレス成形することで作製される。例えば、特許文献１に記載されているように、左右の固定型と上下一対の可動型とによって規定されるキャビティに磁性粉末が投入され、投入された磁性粉末が相対的に移動可能な上下一対の可動型によって圧縮プレスされることで、コアが成形される。

磁性粉末をプレス成形したコアは、打ち抜き鉄心や巻鉄心と比較して、簡素な工程で作製することができる。また、磁性粉末をプレス成形したコアは、形状自由度が高く、材料ロスも少ないことから、コストメリットが大きくなる。

特許第４４６５６３５号公報

ところで、リアクトル用のコアとして要求される項目は、ＢＨ特性（透磁率）や鉄損などが支配的である。特に、高周波化に対応するためには、コアの低鉄損化が課題となる。特に、とりわけ車載用など大きな電力を取り扱うリアクトルでは、リアクトルの損失も大きくなるため、発熱量も増大する。

このとき、コアの放熱性が低ければ、コアの鉄損を低下させたとしても発熱を抑制することができず、リアクトルの発熱を抑制することが困難となる。そのため、発熱量が大きい車載用リアクトルなどでは、発熱を抑制するためにコアの鉄損は多少高くしてでも、コアの熱伝導率を大きくして放熱性を高めることが重要な課題となっていた。

従来、リアクトルの放熱性を高めるために、コアをコイルと共にアルミ製などの放熱用のケースに入れ、さらには、大きな熱伝導率を有する充填材などで封止するなどの対策が取られている。しかし、車載用などのリアクトルでは、小型化に対する要求は厳しい。そこで従来から、放熱性を高めると同時に、小型化を実現することが求められていた。

本発明は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、圧粉磁心を用いたコアを有するリアクトルにおいて、熱伝導率が大きい面を放熱領域に向けて配置することにより、コアの放熱性を高め、優れた磁気特性を確保しつつ、小型化に寄与することが可能なリアクトルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るリアクトルは、磁性粉末を用いた複数のコアと、前記複数のコアにより構成された環状コアと、前記環状コアに巻回されたコイルと、を有するリアクトルにおいて、次のような特徴を備えている。
（１）前記複数のコアは、熱伝導率が大きい方向と、熱伝導率が小さい方向を有する。
（２）前記複数のコアは、前記熱伝導率が大きい方向を、熱を逃がす方向に向けて配置する。

また、本発明の一形態に係るリアクトルは、前記熱伝導率の大きい方向と、前記熱伝導率が小さい方向が、前記複数のコアをプレス成形することによって生じるようになっている。さらに、本発明の一形態に係るリアクトルでは、前記熱伝導率の大きい方向が、プレス成形の成形方向に直交する方向であってもよい。また、前記複数のコアの熱伝導率が大きい方向を、前記コイルの軸方向および前記環状コアの軸方向の少なくとも一方に一致させるようにしてもよい。さらに、前記複数のコアは、Ｉ字型コアとＵ字型コアから構成されるようにしてもよい。

前記Ｉ字型コアは、プレス成形面の外形形状が四隅に面取りされている面取り部を有するようにしても良い。前記環状コアは、前記複数のコアが接着剤により接合されており、前記面取り部を覆うように接着剤を塗布するようにしても良い。前記リアクトルを収容するケースを備えるようにしても良く、前記ケースの少なくとも一面に、当該ケースを冷却するための冷却面を設けるようにしても良い。

本発明に係るリアクトルによれば、作製時に熱伝導率の大きい方向と小さい方向が現れるので、熱伝導率が大きい方向を、熱を逃がす方向に向けて配置することにより、放熱性を高めることができ、リアクトルの発熱を抑制して、優れた磁気特性を確保しつつ、小型化に寄与することが可能である。

第１の実施形態の分解斜視図。 第１の実施形態の分解斜視図。 第１の実施形態のＩ字型コアの斜視図。 第１の実施形態のＩ字型コア群の斜視図。 第１の実施形態の放熱構造の模式図。 第１の実施形態の側面断面図。 第１の実施形態の分解斜視図。 一般的なリアクトルの放熱構造の模式図。 他の実施形態の放熱構造の模式図。 他の実施形態の要部平面図。

（１）第１の実施形態
（構成）
以下、図１〜図８を参照して、本発明に係る第１の実施形態について具体的に説明する。図１、図２は本実施形態全体の分解斜視図である。これらの図に示すリアクトル１０は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車の駆動システム等で使用される大容量のリアクトルである。

図１に示すように、リアクトル１０は、２つのＵ字型コア１３と、６つのＩ字型コア１２と、ギャップスペーサ１６と、樹脂成型品１４と、樹脂成型品１４に巻回されたコイル１１とを備えている。リアクトル１０の下部にはケース１５が設置される。ケース１５には、コイル１１、コア１２、１３、樹脂成型品１４が収容される。図２では、コイル１１、コア１２、１３、樹脂成型品１４が組み立てられた状態と、これらの構成要素を収容するためのケース１５を示している。

（コイル）
リアクトル１０には、発熱体である一対のコイル１１が、平行に並べて配置されている。コイル１１は、同一構造の直線コイル部１１ａが平行に並べられ、その一端同士が連結線で連結されている。連結方法としては、左右の直線コイル部１１aを溶接やはんだ付け、あるいは冷間圧接などで連結してもよい。

直線コイル部１１ａは、例えば平角線を一巻き当たり４箇所で直角方向に折り曲げて略正方形状に巻いたエッジワイズコイルなどからなる。コイル１１は電線としては各種導体を使用することができ、略円形状や略楕円状に巻いたものでもよい。直線コイル部１１ａの空芯部は、巻軸方向と直交する方向に切断されたときに現れる形状が四隅にＲの付いた略矩形状となっている。

（コア）
リアクトル１０には、Ｉ字型コア１２とＵ字型コア１３が設けられている。Ｉ字型コア１２は、各直線コイル部１１ａの空芯部に３つずつ並べて配置されている。また、Ｕ字型コア１３は、互いの一対の脚部が対向するように配置され、脚部同士の間にＩ字型コア１２が接合されることで、Ｉ字型コア１２とＵ字型コア１３を磁路とした略環状の閉磁路が構成される。

これらのＩ字型コア１２およびＵ字型コア１３の間にギャップスペーサ１６が配置されることにより、環状コアが形成される。この環状コアの周囲にコイル１１が巻回されるが、直線コイル部１１ａの空芯部に配置するのは、Ｉ字型コア１２だけであり、Ｕ字型コア１３はコイル１１の外側に配置されている。

Ｉ字型コア１２およびＵ字型コア１３は、圧粉磁心からなる磁性粉末成形体であって、磁性粉末をプレス成形することで作製される。Ｉ字型コア１２およびＵ字型コア１３の材料としては、純鉄やシリコン−鉄合金、アルミ−シリコン−鉄合金などの金属粉末を適宜組み合わせて使用することができ、これらの材料とギャップ寸法を調整することで、種々のリアクタ特性を有するリアクトルを得るようになっている。

Ｉ字型コア１２およびＵ字型コア１３は、プレス成形方向Ｐによって、熱伝導率が大きい方向と、熱伝導率が小さい方向が生じる。図３〜図５に示した太線の矢印が、プレス成形時のプレス成形方向Ｐを示している。図３はプレス成形する際のＩ字型コアの斜視図、図４は直線コイル部１１ａの空芯部に配置される時のＩ字型コア群の斜視図、図５は本実施形態の放熱構造の模式図を示している。

プレス成形方向Ｐと同一の方向が、熱伝導率が小さい方向となり、プレス成形方向Ｐと直交する方向が、熱伝導率が大きい方向となる。このうち、Ｉ字型コア１２では、熱伝導率の大きい方向が、放熱用のケース１５側に向けて配置されている。このとき、ケース１５側に向いた方向が、Ｉ字型コア１２から熱を逃がす方向となっている。

図３〜図５に示した点線の矢印は、Ｉ字型コア１２から放熱用のケース１５の底面へ向かう方向つまりＩ字型コア１２の長手方向へ延びる方向Ｑ（図３に図示）であり、この方向に沿った経路を第１の放熱経路Ｘとする。第１の放熱経路Ｘの方向は、環状コアを一つのループとして見た場合のループの中心を軸とした時の軸方向と同じであって、別の言い方をすると、ケース１５の底面に垂直な方向である。また、図３にて実線の矢印で示した第２の放熱経路Ｙは、第１の放熱経路Ｘと直交する方向に延びる経路であって、Ｉ字型コア１２のギャップ面を貫く方向Ｒへ延びている。

Ｉ字型コア１２の形状は、概ね柱状であれば良く、形状や寸法などは適宜変更可能である。また、Ｉ字型コア１２は、プレス成形面の外形形状が、四隅に面取りされた面取り部１２ａを持つ矩形形状であって、直線コイル部１１ａの空芯部形状を全体的に僅かにオフセットするようにしてもよい。

面取り部１２ａは、Ｉ字型コア１２の短手方向に沿って、４つが平行且つ同じ角度で切り取られて形成されている。このとき、直線コイル部１１ａの空芯部形状とＩ字型コア１２の断面形状とを相似させることで、クリアランスを小さく抑え、Ｉ字型コア１２の断面積を大きく設計することも可能である。

（ギャップスペーサ）
図１および図４に示すように、接合するＩ字型コア１２同士およびＩ字型コア１２とＵ字型コア１３は、ギャップスペーサ１６を介して接着固定されている。ギャップスペーサ１６とＩ字型コア１２の面取り部１２ａとの間には、この面取り部１２ａを覆うようにして接着剤（図示せず）が塗布される。ギャップスペーサ１６は、非磁性体、例えばアルミナ等の各種セラミックスや樹脂等の板材からなる。ギャップスペーサ１６は全て、直線コイル部１１ａの空芯部内に配置される。

（樹脂成型品）
図１に示す通り、樹脂成型品１４は、上記の環状コアの周囲に設けられ、水平方向に２分割可能な第１の分割成型品２４と第２の分割成型品３４から構成される。分割された第１および第２の成型品２４、３４の内部には、Ｕ字型コア１３が１つずつ対向して埋設され、各Ｕ字型コア１３と一体的に形成されている。

すなわち、樹脂成型品１４は、Ｕ字型コア１３をインサート品として、樹脂成型品１４の金型内にセットした状態で、金型内に樹脂を充填し固化することで、２つのＵ字型コア１３と樹脂成型品１４を一体的に形成している。このうち、第１の分割成型品２４は、左右の脚部２４ａ、２４ｂとそれを繋ぐヨーク部２４ｃから成り、Ｕ字型コア１３を内部にモールドすることにより形成されている。

第１の分割成型品２４の左右の脚部２４ａ、２４ｂには、樹脂内部にモールドされたＵ字型コア１３の左右端部の表面１３ａがそれぞれ露出する。第１の分割成型品２４の左右の脚部２４ａ、２４ｂには、Ｕ字型コア１３の端部の表面の外周から伸びる筒形のコア装着部４４ａ、４４ｂが、Ｕ字型コア１３の外周にモールドされている樹脂によって一体に形成されている。

筒形のコア装着部４４ａ、４４ｂ内に、Ｉ字形コア材１２がギャップスペーサ１６を挟んで、それぞれ３つずつ嵌め込まれている。また、第１の分割成型品２４において樹脂内部にモールドされたＵ字型コア１３の端部の表面１３ａと、Ｉ字形コア材１２の表面とは、ギャップスペーサ１６を挟んで配置されている。

また、第２の分割成型品３４は、左右の脚部３４ａ、３４ｂとそれを繋ぐヨーク部３４ｃから構成され、Ｕ字型コア１３を樹脂内部にモールドすることにより形成されている。第２の分割成型品３４の左右の脚部３４ａ、３４ｂの端部にも、樹脂の内部にモールドされているＵ字型コア１３の左右の端部の表面１３ａがそれぞれ露出している。

第１の分割成型品２４に形成されたコア装着部４４ａ、４４ｂの先端には、第１の分割成型品２４と第２の分割成型品３４を突き合わせた場合に、両者の位置決めを行う係止部材が設けられる。係止部材としては、例えば第１の分割成型品２４のコア装着部４４ａ、４４ｂの上面と下面に凹部２４ｄが設けられ、第２の成型品３４の脚部３４ａ、３４ｂの上面と下面にこの凹部２４ｄに係合する凸部３４ｄが設けられている。

以上のような２つの部材からなる樹脂成型品１４は、Ｕ字型コア１３側のギャップスペーサ１６やI字型コア１２と接合する接合面を除いたほぼ全周を覆っており、中空になった筒状のコア装着部４４ａ、４４ｂの内部にＩ字型コア１２とギャップスペーサ１６を収容している。

このような樹脂成型品１４は、内部にＩ字型コア１２とＵ字型コア１３からなる環状コアを収容して、外側にコイル１１を巻き、これによりコイル１１と環状コアとを絶縁している。樹脂成型品１４の材料としては、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）等を用いることができる。

また、樹脂成型品１４において、第１と第２の分割成型品２４、３４のヨーク部２４ｃ、３４ｃには、コイル１１を巻回した樹脂成型品１４を、ケース１５に固定するための固定金具３５が一体に設けられている。この固定金具３５の基部は、第１と第２の分割成型品２４、３４を構成する樹脂内部に、Ｕ字型コア１３と共に一体的にモールドされる。

固定金具３５にはボルト孔３５ａが開口されている。図２に示すように、このボルト孔３５ａ内に別途用意したボルト３６を挿入し、ボルト３６の先端をケース１５側に設けたネジ穴１５ｂにねじ込む。これにより、樹脂成型品１４がコイル１１と共にケース１５内に固定される。

（ケース）
本実施形態に係るリアクトル１０を収容するケース１５について、図１、図２および図５〜図７を用いて説明する。図５は第１の実施形態の放熱構造の模式図、図６はケース１５の内部にコイル１１などが収容された状態を示す側面断面図であり、図６はケース１５と、コイル１１、Ｉ字型コア１２およびＵ字型コア１３との分解斜視図を示している。

図４に示すように、ケース１５はＩ字型コア１２およびＵ字型コア１３を放熱するための部材であって、最終的にケース１５周囲の空間に熱を逃がすので、ケース１５において周囲の空間に面した面は、外部に対する放熱面としての役割を果たすことになる。ケース１５は、熱伝導率が大きく、軽量なアルミニウムやマグネシウムを含む合金などで形成された略直方体のケースからなる。

図５に示した放熱構造では、ケース１５内部に収容される部材として、コイル１１や樹脂成型品１４を図から省いている。ただし、実際には、図６および図７に示すように、ケース１５の内部にはコイル１１、Ｉ字型コア１２、Ｕ字型コア１３、樹脂成型品１４といったリアクトル１０全体が一体的に収容されており、充填材１７が注入されて封止されている。

これらケース１５内部に収容される部材のうち、最も外側に位置するコイル１１の一部を収納するように、ケース１５の底面部には凹部１５ａが形成されている。また、ケース１５の底面部に冷却面１８（図５にのみ図示）が設けられている。冷却面１８には冷却材が設置されている。

（充填材）
図５および図６に示すように、ケース１５内には、充填材１７が注入されている。充填材１７は、リアクトル１０の放熱性能の確保及びリアクトル１０からケース１５への振動伝搬の軽減のため、固化しても比較的柔らかく熱伝導率の大きい樹脂が適している。

例えば、充填材１７としては、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、マグネシア等の酸化物や、窒化珪素、窒化硼素、窒化アルミニウム等の窒化物の微粒子を含むものが用いられる。特に、酸化アルミニウムなどを混入したエポキシ樹脂系、ポリアクリレート系、シリコーン系のポッティング剤などであって、硬化度を調整したものが適している。

（作用と効果）
本実施形態において、圧粉磁心を用いたコア１２、１３はプレス成形により作製されている。このとき、プレス成形時での磁性粉末の潰れ方つまりプレス成形方向によってコア１２、１３の熱伝導率に異方性が生じることが判明した。

コアの熱伝導率の異方性について、図８を用いて説明する。図８に示すように、コア２は、プレスされる磁性粉末１が、プレス成形方向Ｐ（図８の上下方向、太線の矢印で示す）と直交する方向（図８では左右方向）に延びるように扁平に潰れて作製される。このため、磁性粉末１からなるコア２では、プレス成形方向Ｐと直交する方向つまり図８の左右方向で、磁性粉末１同士の距離が縮まって、両者間の空隙は小さくなる。

一方、プレス成形方向Ｐつまり図８の上下方向に隣接する磁性粉末１同士の空隙は、プレス成形方向Ｐと直交する方向つまり左右方向に隣接する磁性粉末１同士の空隙に比べて、相対的に大きくなる。すなわち、コア２においては、プレス成形方向に対する単位体積当たりの磁性粉末１間の空隙層３は大きくなる。空隙層３は熱伝導を妨げる熱抵抗となる。したがって、コア２の熱伝導率は、プレス成形方向Ｐの方が、プレス成形方向と直交する方向よりも小さくなるということが判明した。

具体的には、プレス成形方向に沿った熱伝導率は、プレス成形方向Ｐと直交する方向の熱伝導率の約２／３程度にしかならない。つまり、プレス成形方向Ｐと直交する方向の熱伝導率は、プレス成形方向に沿った熱伝導率の約１．５倍となる。このように、プレス成形方向によってコアの熱伝導率が大きく異なることが判明した。

図８に示したコア２の放熱構造の例は従来のものであり、この場合、コア２が放熱用のケース５に収容されて充填材６で封止され、さらにケース５の底面部に冷却面４が設けられている。このようなコア２では、コア２から冷却面４へと下方へと向かう放熱経路Ｘ１（図８の点線矢印）が形成される。

しかし、先に述べたように、プレス成形によって作製されたコア２では、プレス成形方向Ｐに沿った上下方向の熱伝導率は小さく、上下方向と直交する水平方向（図７の左右方向）の熱伝導率の方が、大きくなっている。したがって、図８に示した従来のコア２の放熱構造では、熱伝導率の小さい方向に延びる経路上に、冷却面４が位置することになる。

そのため、コア２の下面に、せっかく冷却面４が設けられていても、コア２からの熱は放熱経路Ｘ１を通って、冷却面４まで伝わり難くなる。その結果、コア２は熱を効率良く逃がすことができず、コア２の放熱構造が十分に機能することができなくなる。そこで従来では、コア２の発熱を抑えるためにコア２やコイル１１などの体格を大きくする必要があり、リアクトルの大型化を招くおそれがあった。

このような従来例に対して、本実施形態に係るＩ字型コア１２では、プレス成形方向Ｐに直交する方向に、熱伝導率の大きい方向が現れるといった知見を利用し、Ｉ字型コア１２の熱を逃がす役割を果たすケース１５に対し、熱伝導率の大きい方向つまりプレス成形方向の直交方向が向くように、Ｉ字型コア１２を配置している。

すなわち、本実施形態では、Ｉ字型コア１２において熱伝導率が大きい方向を規定することができ、熱伝導率が大きい方向に延びる経路を、第１の放熱経路Ｘとし、この第１の放熱経路Ｘを放熱用のケース１５に向けるように配置している。これにより、Ｉ字型コア１２が持つ熱は、第１の放熱経路Ｘを通ってケース１５に向かいスムーズに伝わることになる。

したがって、Ｉ字型コア１２の熱を、ケース１５の底面に設けた冷却面１８（図５に示す）から、効率良く放熱することができ、リアクトル１０の発熱を確実に抑えることができる。その結果、優れた磁気特性を確保すると同時に、Ｉ字型コア１２の発熱を抑えるためにコアの体格の大型化が不要であり、リアクトルの小型化を実現することが可能である。

また、本実施形態において、Ｕ字型コア１３はコイル１１の外側に位置するため、Ｕ字型コア１３の周囲には、発熱体であるコイル１１が存在しない。したがって、Ｕ字型コア１３はＩ字型コア１２に比べて低温であり、Ｉ字型コア１２の熱はＵ字型コア１３に向かって伝われば、効率の良い放熱が可能となる。このＩ字型コア１２からＵ字型コア１３へと向かう放熱経路が第２の放熱経路Ｙとなっている。

既に述べたように、第２の放熱経路Ｙは、ケース１５へと向かう第１の放熱経路Ｘ（図３に点線の矢印で示す）とは直交する経路であり、図３で実線の矢印で示した経路である。図３から明らかなように、第２の放熱経路Ｙも、第１の放熱経路Ｘと同様、Ｉ字型コア１２のプレス方向と直交する方向の延びる経路であって、熱伝導率が良好な方向と合致している。したがって、Ｉ字型コア１２が持つ熱は、低温のＵ字型コア１３へと効率良く伝わることになり、リアクトル１０の発熱を抑止することができる。これにより、磁気特性を確保しつつリアクトルの小型化が可能である。

以上述べたように、Ｉ字型コア１２は、第１の放熱経路Ｘおよび第２放熱経路Ｙに対して直交する方向に、プレス成形がなされて作製される。これにより、本実施形態は、Ｉ字型コア１２に関して、プレス成形方向に直交する方向に現れる熱伝導率の大きい方向を、第１の放熱経路Ｘおよび第２放熱経路Ｙに一致させて、良好な熱伝導率を確保している。なお、本実施形態はＩ字型コア１２の作製に際してプレス成形時のプレス成形方向について規定したものであり、組み立てた後のリアクトル１０を使用する場合には、リアクトル１０の配置方向は適宜自由であってよい。

また、本実施形態では、プレス成形方向により熱伝導率の大きい方向を得ているが、プレス成形による具体的な作製方法に関しては適宜選択可能である。例えば、巻軸方向と直交する２方向に相対移動可能な一対の可動型によって圧縮プレスする手法などを採用することができる。この手法では、多段成形型等の複雑でコストのかかる金型を必要とせず、作製コストが安価で済む。

以上のような第１の実施形態によれば、Ｉ字型コア１２の熱伝導率を最大限に引き出すことができ、優れた放熱性を発揮することができる。したがって、従来と同等の優れた磁気性能を有しながらも、鉄損により熱せられたＩ字型コア１２の温度を効率よく下げることができる。しかも、放熱構造はシンプルな構成で済む。これにより、大型化を回避して小型化に寄与することが可能であり、車載用などのリアクトルに好適である。

また、第１の実施形態では、ギャップスペーサ１６とＩ字型コア１２の面取り部１２ａとの間に、面取り部１２ａを覆うようにして接着剤（図示せず）を塗布したので、接着剤がギャップスペーサ１６とＩ字型コア１２との隙間に入り込み、この隙間に気泡や空気層を残す心配がない。したがって、Ｉ字型コア１２で発生した熱を、充填材１７を介してケース１５に伝えることができる。このため、第１の実施形態によれば、効率よく放熱することができ、放熱性が一層向上する。

さらに、本実施形態では、Ｉ字型コア１２の四隅に面取り部１２ａを設けたことで、面取り部１２ａとギャップスペーサ１６との隙間に接着剤が入り込み、強固な接着力を得ると共に、接着剤のはみ出し量が少なくなる。したがって、Ｉ字型コア１２とそれを収納する樹脂成型品１４との距離を近づけることができ、リアクトルの更なる小型化が実現する。

（２）他の実施形態
上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、上記に説明したものに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載により表現された技術的思想の範囲内で任意に変更することができる。

例えば、リアクトルを収容する放熱用のケースは熱伝導率が大きければ、必ずしも金属である必要はなく、熱伝導率が大きい樹脂や、樹脂の一部に金属製の放熱板を埋設したものを使用することも可能である。

また、ケースや冷却面の形状などは適宜選択可能であり、例えば、ケース内寸の深さ寸法を浅くして、ケースに使用するアルミニウムなどの量を減らし、製造コストを低減化することができる。さらに、上記の実施形態では、隣接して並ぶコア間の全ての磁路にギャップスペーサが接着固定されているが、これらのギャップスペーサをエアギャップに代え、構成の簡略化を図るようにしても良い。

リアクトルを収容するケースに対しコイルを固定する構成に関しても、適宜選択可能であり、ボルトなどを用いてねじ止めするようにしても良い。また、上記の実施形態は、１つのケース内に１つのリアクトル本体を装着したものであるが、ケース内に装着するリアクトル数は複数でも良い。

また、上記の実施形態ではＩ字型コアの四隅に設けた面取り部を設けたが、Ｉ字型コアに限らず、他の形状のコアの四隅にも面取り部を設けるようにしても良い。面取り部の曲率についても適宜変更可能であり、例えばＣ面やＲ面などの丸面などに加工されていれば良い。また、面取り部は、四隅が全て平行でなくても良く、また、同じ角度で切り取られていなくても良い。

また、コイルの面取り部を覆うように接着剤を塗布する場合、その塗布量は、接合するときに押し広がる量であれば十分である。さらに、接着強度を高めるために、Ｉ字型コアを跨ぐようにして、接着剤を盛り上げて塗布してもよい。なお、必ずしも最初から接着剤を盛り上げる必要はなく、接合時の押圧力で接合面からはみ出して結果として接着剤が盛り上がるようになっても良い。

また、リアクトルを収容するケースに注入される充填材のタイプとしては、熱硬化タイプや湿気硬化タイプなど、その種類は適宜選択自由である。また、充填材の充填量や充填速度に関しても適宜選定可能である。充填量や充填速度の選定に際しては、充填作業時間や固化時間は勿論のこと、充填された充填材を所定の範囲に十分に行き渡らせるための時間についても加味することが重要である。

充填材の注入は、先ポッティングか、後ポッティングのいずれでも良いし、両者を併用しても良い。さらに、充填材を省いて、放熱用のケースと、そこに収容されるコイルなどを、直接接触させるようにしてもよい。この場合、充填材の素材よりも放熱性に優れたケースを採用することで、放熱性をより高めることができる。

また、充填材として２液製の充填材を用いてもよい。この場合、主剤と硬化剤を混合させるために攪拌を行うが、攪拌された充填材は空気を巻き込んでいるため攪拌後に脱泡処理を行う。なお、主剤と硬化剤も気泡を含んでいるため、混合攪拌前に真空で予備脱泡処理を行うようにしても良い。

さらに、上記の実施形態では、Ｉ字型コアに対してプレス成形方向を規定したが、Ｕ字型コアに関しても、Ｕ字型コアから放熱用のケースへの経路を放熱経路として捉え、この放熱経路と直交する方向にプレス成形して、Ｕ字型コアを作製するようにしてもよい。このような実施形態によれば、Ｉ字型コアとＵ字型コアとからなる環状コア全体の放熱性をさらに高めることが可能である。

また、コアの形状や寸法、さらにはプレス成形時のプレス圧力などは適宜選択可能である。例えばコイルの形状としては、θ状のコアの左右の脚部にそれぞれコイルを巻回するものや、θ状のコアのヨーク部分にコイルを巻回するものでもよい。

円形あるいは角状のループ状のコアを使用した場合には、左右の脚部のそれぞれにコイルを巻回しても良いし、２つの脚部の一方にのみコイルを巻回しても良い。コイルが複数の場合には、それらを収容する放熱用のケースの底面部の凹部形状も、それに合わせるものとする。

環状コアについても、上記の実施形態に示したものに限定されるものではなく、Ｕ字型コアに代えてＪ字型コアやＩ字型コアを使用してもよい。その際、１種類コアだけを使っても良いし、異なるタイプのコアを混ぜて使っても良い。これらの形状のコアであっても、プレス成形により熱伝導率の大きい方向を有し、コアの熱伝導率の大きい方向がプレス成形方向と直交する方向であれば、上記実施形態の持つ効果と同等の効果を発揮することができる。

また、本発明の係るリアクトルでは、コアのプレス成形方向に直交する方向に熱伝導率の大きい方向が現れることを利用したものであり、プレス成形方向と直交する方向に向いた面であれば、コアの熱伝導率の大きい面となり、この熱伝導率の大きい面を、放熱がなされる放熱領域や放熱面などに向けるように、コアを配置すれば良い。

したがって、コアの大きい熱伝導率を持つ方向自体は、コイルの軸方向や環状コアの軸方向、あるいは水平方向などに必ずしも一致させる必要はない。例えば、図８に示すように、プレス成形した角度が斜めになるようなＩ字型コア１９を作製し、その角度を維持したまま、Ｉ字型コア１９を配置すれば、Ｉ字型コア１９の熱伝導率の大きい方向も斜め方向になる。

このような実施形態において、Ｉ字型コア１９は、放熱経路をリアクトルの斜め方向に設けることが可能であり、充填材１７やケース１５を略Ｕ字状に設けて、冷却面１８を、ケース１５を覆うような大きなＬ字状とすることができる。したがって、冷却効果の高い冷却面１８を備えることができ、優れた放熱効果を獲得しつつ、リアクトルの設計自由度を高めることができる。

また、本発明の係るリアクトルでは、熱伝導率の大きい方向と小さい方向が現れるものであればよく、磁性粉末の作製方法としてプレス成形に限定する必要はない。すなわち、熱伝導率の大きい方向と小さい方向を持つコアであるならば、打ち抜き鉄心や巻鉄心などからなるものであってもよい。

さらに、コアにおける放熱領域あるいは放熱面としては、ケースなどの放熱用の部材を必ず配置しなくてはならない訳ではなく、例えば、放熱領域として、コアから熱を逃がす空間を、設定するだけでも良い。その場合、コアにおいて、熱伝導率の大きい方向に向く面の方が、熱伝導率の小さい方向に向く面に比べて、面積的により大きく放熱空間に向いているのであれば、良好な放熱性を得ることができ、小型化に寄与することが可能である。

樹脂成型品１４の内部に装着されるＩ字型コア１２およびギャップスペーサ１６の数は図示のものに限定されず、それ以上またはそれ以下の数でも良い。また、樹脂成型品１４における左右のコア装着部４４ａ、４４ｂの内部において、Ｉ字型コア１２およびギャップスペーサ１６の軸方向の長さ寸法を、左右のコア装着部４４ａ、４４ｂ内で異なったものとしても良いし、同一のコア装着部４４ａ又は４４ｂの中で異なった寸法のものを使用するようにしても良い。

樹脂成型品１４に一体的にモールドされるコアとして、Ｕ字型コア１３ではなく、Ｉ字型コア１２を用いても良い。その場合、Ｉ字型コア１２の左右の表面に、環状コアの脚部側に対向した露出部を設け、その部分にギャップスペーサ１６を挟んで脚部用のＩ字形コアを配置するものとする。

例えば、図１０に示すように、Ｕ字型コア１３をＩ字型コア２０に置き換えた実施形態が包含されている。図１０は、他の実施形態の要部平面図である。Ｕ字型コア１３に置き換えた向かい合う２つのＩ字型コア２０は、それらの間に配置されたＩ字型コア１２と比べて、大型化したものであるが、プレス成形方向ＰはＩ字型コア１２と同一とする。このような実施形態によれば、ヨーク部に位置するＩ字型コア２０に関しても、コイル１１の巻回部に位置するＩ字型コア１２と同様、熱伝導率の大きい方向を、放熱用のケース１５に向けて配置することができる。これにより、放熱効果をいっそう高めることが可能である。

なお、以上の説明では、コアの熱伝導率に関しては、「熱伝導率が大きい」あるいは「熱伝導率が小さい」といった表現をとったが、「熱伝導率が高い」あるいは「熱伝導率が低い」などの表現を用いても良い。

第１の分割成型品２４に対するＩ字型コア１２やギャップスペーサ１６の装着作業と、樹脂成型品１４に対するコイル１１の装着作業に関しては、作業手順の前後は問わず、どちらを先に行っても良い。

樹脂成型品１４において、突き合わされた２つの分割成型品２４、３４を、一体に固定する手段としては、樹脂成型品１４に設けた固定金具３５とケース１５とをボルト締めする以外にも、他の手段を採用することができる。例えば、ベルト状の締結金具で２つの分割成型品２４、３４を周囲から固定しても良く、また、環状である樹脂成型品１４とコイル１１全体を、更に樹脂でモールドしても良い。

また、樹脂成型品１４において、２つの分割成型品２４、３４の位置決めを行う係止部材は、コア装着部４４ａ、４４ｂ以外の箇所に設けることもでき、例えば、樹脂成型品１４の脚部３４ａ、３４ｂなどの他の位置に設けることもできる。

また、係止部材としては、前記のように単に位置決めを行うための凸部３４ｄと凹部２４ｄ以外に、凹部２４ｄと、それと係合する係止爪のように、組み合わせた２つの分割成型品２４、３４が外れないようにする構造の部材も使用可能である。さらには、コア装着部４４ａ、４４ｂの一方側に凸部と凹部を設け、もう他方のコア装着部４４ａ、４４ｂ側に、これと対応する凹部と凸部を設けることもできる。また、一方のコア装着部４４ａ、４４ｂの先端に、他方のコア装着部４４ａ、４４ｂの先端がはまり込む筒状の部材を設けても良い。

１ 磁性粉末
２ コア
３ 空隙層
４、１８ 冷却面
５、１５ ケース
６、１７ 充填材
１０ リアクトル
１１ コイル
１１ａ 直線コイル部
１２、１９、２０ Ｉ字型コア
１２ａ 面取り部
１３ Ｕ字型コア
１４ 樹脂成型品
１６ ギャップスペーサ
１７ 充填材
１８ 冷却面
２４ 第１の分割成型品
３４ 第２の分割成型品
３５ 固定金具
３６ ボルト
４４ａ、４４ｂ コア装着部

Claims (9)

1. 磁性粉末を用いた複数のコアと、
   前記複数のコアにより構成された環状コアと、
   前記環状コアに巻回されたコイルと、
   を有するリアクトルにおいて、
   前記複数のコアは、熱伝導率が大きい方向と、熱伝導率が小さい方向を有し、前記熱伝導率が大きい方向を、熱を逃がす方向に向けて配置したことを特徴とするリアクトル。
2. 磁性粉末を用いた複数のコアと、
   前記複数のコアにより構成された環状コアと、
   前記環状コアに巻回されたコイルと、
   を有するリアクトルにおいて、
   前記複数のコアは、熱伝導率が大きい方向と、熱伝導率が小さい方向を有し、
   前記熱伝導率の大きい方向と、前記熱伝導率が小さい方向は、前記複数のコアをプレス成形することによって生じることを特徴とするリアクトル。
3. 前記熱伝導率の大きい方向は、プレス成形の成形方向に直交する方向であることを特徴とする請求項２に記載のリアクトル。
4. 前記複数のコアの熱伝導率が大きい方向を、前記コイルの軸方向および前記環状コアの軸方向の少なくとも一方に一致させたことを特徴とする請求項1〜３のいずれか１項に記載のリアクトル。
5. 前記複数のコアは、Ｉ字型コアとＵ字型コアから構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアクトル。
6. 前記Ｉ字型コアは、プレス成形面の外形形状が四隅に面取りされている面取り部を有することを特徴とする請求項５に記載のリアクトル。
7. 前記環状コアは、前記複数のコアが接着剤により接合されており、前記面取り部を覆うように接着剤を塗布することを特徴とする請求項６に記載のリアクトル。
8. 前記リアクトルを収容するケースを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のリアクトル。
9. 前記ケースの少なくとも一面に、当該ケースを冷却するための冷却面を設けたことを特徴とする請求項８に記載のリアクトル。

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