JP2016096314A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却器に鎖交する漏れ磁束を低減すること。【解決手段】冷却器１２の対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部が冷却器１２に接触していない。これによれば、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が、冷却器１２に鎖交し難くなる。【選択図】図１

Description

本発明は、磁性コアと、磁性コアに捲回されたコイルとを有する誘導機器が、冷却器と熱的に結合されている電子機器に関する。

電子機器は、磁性コアと、磁性コアに捲回されたコイルとを有するリアクトルやトランス等の誘導機器を備えている。誘導機器は、例えば、冷却器と熱的に結合されている。これにより、誘導機器が冷却器によって冷却され、誘導機器の温度上昇が抑制される。

また、誘導機器は、一般的に、磁性コアに捲回されたコイルに流れる電流が大きくなり、コイルに流れる電流により発生する磁束が、磁性コアをなす磁性体の種類及び磁性コアの形状、大きさ等によって決まるある一定の量を越えると、磁性コアは磁気飽和し、リアクトルやトランスとしての性能が低下してしまう。そのため、磁性コアの磁束経路（磁路）中にギャップを設けることで、磁性コアが磁気飽和してしまうことを抑制している（例えば特許文献１参照）。

特開平４−２０６５０９号公報

ところが、ギャップが存在すると、磁性コアからギャップの周囲に漏れ磁束が発生する。このとき、ギャップが冷却器の近傍に位置していると、漏れ磁束が冷却器に鎖交する虞がある。漏れ磁束が冷却器に鎖交すると、冷却器を鎖交する漏れ磁束により冷却器に渦電流が発生するためジュール損が生じ、リアクトルやトランスとしての性能が低下してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却器に鎖交する漏れ磁束を低減することができる電子機器を提供することにある。

上記課題を解決する電子機器は、捲回されたコイルに流れる電流によって磁路を形成する第１コア及び第２コアを有し、前記第１コアと前記第２コアとの間に介在するギャップを有する誘導機器と、前記第１コア及び前記第２コアと熱的に結合された冷却器とを有する電子機器であって、前記ギャップに隣り合う前記第１コアの一部及び前記ギャップに隣り合う前記第２コアの一部のうち少なくとも一方と前記冷却器とは、接触していない。

これによれば、ギャップの周囲において冷却器寄りに発生する漏れ磁束が、冷却器に鎖交し難くなる。よって、冷却器に鎖交する漏れ磁束を低減することができる。
上記電子機器において、前記冷却器は、前記第１コア及び前記第２コアに対向する対向面を有し、前記対向面には凹部が形成され、前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第１コアの一部及び前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第２コアの一部のうち少なくとも一方は前記凹部に接触していないことが好ましい。

これによれば、冷却器の対向面に凹部を形成するだけで、ギャップの周囲において冷却器寄りに発生する漏れ磁束が、冷却器に鎖交し難くなる。よって、漏れ磁束が冷却器に鎖交してしまうことを容易に低減することができる。

上記電子機器において、前記冷却器は、前記第１コア及び前記第２コアに対向する対向面を有し、前記対向面には凸部が形成され、前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第１コアの一部及び前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第２コアの一部のうち少なくとも一方は前記凸部に接触していないことが好ましい。

これによれば、冷却器の対向面に凸部を形成するだけで、ギャップの周囲において冷却器寄りに発生する漏れ磁束が、冷却器に鎖交し難くなる。よって、漏れ磁束が冷却器に鎖交してしまうことを容易に低減することができる。

この発明によれば、冷却器に鎖交する漏れ磁束を低減することができる。

（ａ）は実施形態における電子機器を示す断面図、（ｂ）はギャップ周辺を拡大して示す断面図。 別の実施形態におけるギャップ周辺を拡大して示す断面図。

以下、電子機器を具体化した一実施形態を図１にしたがって説明する。本実施形態の電子機器は、車載用のリアクトル装置である。
図１（ａ）に示すように、リアクトル装置１０は、磁路を形成する磁性コア２０と、磁性コア２０に捲回されるコイル３０とを有する誘導機器１１を備えている。また、リアクトル装置１０は、誘導機器１１と熱的に結合される冷却器１２を備えている。本実施形態において、冷却器１２は、例えばアルミダイカスト製であるとともに、内部に冷却水が流れる水冷式のものである。

磁性コア２０は、捲回されたコイル３０に流れる電流によって磁路を形成する第１コア２１及び第２コア２２を有する。第１コア２１はＵ型コアであるとともに、第２コア２２はＩ型コアである。第１コア２１及び第２コア２２は磁性体であるとともに、圧粉磁芯により形成されている。

第１コア２１は、略矩形平板状をなす平板部２１ａと、平板部２１ａの長手方向の両端から平板部２１ａに対して直交する方向に延びる四角柱状の一対の脚部２１ｂとから形成されている。一方の脚部２１ｂの周囲には、コイル３０を構成する第１コイル要素３１が環状に捲回されるとともに、他方の脚部２１ｂの周囲には、コイル３０を構成する第２コイル要素３２が環状に捲回されている。

第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、それらの捲回中心軸線Ｌが互いに平行に配置されて隣り合っている。第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２は、一本の導電板をエッジワイズ曲げして形成されている。そして、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２が隣り合って形成される空隙３３に設けられる連結部３４によって、第１コイル要素３１と第２コイル要素３２とが連結されている。第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回方向はそれぞれ異なっている。

各脚部２１ｂにおける延設方向の長さは、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２における捲回中心軸線Ｌに沿った長さよりも長くなっている。そして、各脚部２１ｂにおける延設方向の先端部２１ｅは、捲回中心軸線Ｌに沿った方向において、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２における平板部２１ａとは反対側の端部よりも外側に突出している。

第２コア２２は、一対の脚部２１ｂの先端部２１ｅの間に配置されている。そして、第２コア２２は、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２の捲回中心軸線Ｌに沿った方向において、第１コイル要素３１及び第２コイル要素３２における平板部２１ａとは反対側の端部よりも外側で、脚部２１ｂの延設方向に対して直交する方向に延びている。第２コア２２は、平板部２１ａと平行に延びる平板状である。

一対の脚部２１ｂにおける互いに対向する側面２１ｄと、第２コア２２の延設方向の両端面２２ｅとは互いに向き合っている。そして、各脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の両端面２２ｅとの間には、ギャップ２５が介在されている。なお、ギャップ２５は、空気層であるエアギャップや、非磁性体（例えばセラミック）のギャップ板等である。

冷却器１２は、磁性コア２０に対向する平坦面状の対向面１２ａを有する。そして、誘導機器１１は、各脚部２１ｂの先端面２１ｇと、第２コア２２の平坦面２２ｇとが、図示しない放熱グリースを介して冷却器１２の対向面１２ａに面接触して密着した状態で、冷却器１２に対して配置されている。ギャップ２５は、冷却器１２の近傍に位置している。

図１（ｂ）に示すように、冷却器１２の対向面１２ａにおけるギャップ２５と対向する部位には、凹部１３が形成されている。凹部１３は弧状に湾曲している。脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向（図１（ｂ）において矢印Ｘ１で示す方向）において、凹部１３の長さＬ１は、ギャップ２５のギャップ長Ｌ２よりも長くなっている。よって、凹部１３は、対向面１２ａにおける脚部２１ｂの先端面２１ｇと対向する部位から対向面１２ａにおける第２コア２２の平坦面２２ｇと対向する部位にかけて延びている。すなわち、対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部は、冷却器１２に接触しておらず、凹部１３に接触していない。そして、ギャップ２５と凹部１３との間には空間２６が設けられている。

次に、本実施形態の作用を説明する。
磁性コア２０の磁路中にギャップ２５が設けられていると、磁性コア２０からギャップ２５の周囲に漏れ磁束Ｍ１が発生する。ここで、ギャップ２５と凹部１３との間には空間２６が設けられており、対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部が冷却器１２に接触していない。このため、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が空間２６を通過し、冷却器１２に鎖交し難くなる。よって、ギャップ２５と冷却器１２との間に空間２６が設けられていない場合に比べると、冷却器１２に鎖交する漏れ磁束Ｍ１が低減される。

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）冷却器１２の対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部が冷却器１２に接触していない。これによれば、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が、冷却器１２に鎖交し難くなる。よって、冷却器１２に鎖交する漏れ磁束Ｍ１を低減することができる。

（２）冷却器１２の対向面１２ａにおけるギャップ２５と対向する部位に凹部１３を形成した。対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部は凹部１３に接触していない。これによれば、冷却器１２の対向面１２ａに凹部１３を形成するだけで、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が、冷却器１２に鎖交し難くなる。よって、漏れ磁束Ｍ１が冷却器１２に鎖交してしまうことを容易に低減することができる。

（３）凹部１３は弧状に湾曲している。ギャップ２５の周囲に発生する漏れ磁束Ｍ１は、ギャップ２５の周囲を弧状に湾曲するように流れ易い。よって、凹部１３の形状を漏れ磁束Ｍ１の流れに沿った形状として、冷却器１２に対する凹部１３の形成領域を最小限にしながらも、冷却器１２に鎖交する漏れ磁束Ｍ１を低減することができる。

（４）脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向において、凹部１３の長さＬ１は、ギャップ２５のギャップ長Ｌ２よりも長くなっている。これによれば、凹部１３の長さＬ１がギャップ２５のギャップ長Ｌ２よりも短い場合に比べると、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が冷却器１２に鎖交してしまうことを低減することができる。

（５）各脚部２１ｂの先端面２１ｇと、第２コア２２の平坦面２２ｇとが、冷却器１２の対向面１２ａに接している。これによれば、第１コア２１から生じる熱は、各脚部２１ｂの先端面２１ｇを介して冷却器１２によって放熱されるとともに、第２コア２２から生じる熱は、第２コア２２の平坦面２２ｇを介して冷却器１２によって放熱されるため、磁性コア２０全体の放熱性能を向上させることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図２に示すように、冷却器１２の対向面１２ａに凹部１３が形成されておらず、対向面１２ａに、第２コア２２の平坦面２２ｇに接する凸部１４が形成されていてもよい。第２コア２２の平坦面２２ｇは、脚部２１ｂの先端面２１ｇよりも冷却器１２の対向面１２ａとは反対側に位置している。そして、ギャップ２５は、凸部１４よりも冷却器１２の対向面１２ａとは反対側に位置している。脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向において、凸部１４の長さＬ３は、第２コア２２の長さＬ４よりも短くなっており、凸部１４の両端は、第２コア２２の端面２２ｅからはみ出していない。すなわち、対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部は凸部１４に接触していない。よって、ギャップ２５と冷却器１２の対向面１２ａとの間に空間２６が形成されている。

これによれば、冷却器１２の対向面１２ａに凸部１４を形成するだけで、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が、冷却器１２に鎖交し難くなる。よって、漏れ磁束Ｍ１が冷却器１２に鎖交してしまうことを容易に低減することができる。

○ 図２に示す実施形態において、冷却器１２の対向面１２ａに、第２コア２２の平坦面２２ｇに接する凸部１４ではなく、脚部２１ｂの先端面２１ｇに接する凸部１４が形成されていてもよい。このような構成であっても、ギャップ２５の周囲において冷却器１２寄りに発生する漏れ磁束Ｍ１が通過する空間２６を、ギャップ２５と冷却器１２との間に設けることができる。

○ 図２に示す実施形態において、冷却器１２の対向面１２ａに凹部１３が形成されていてもよい。
○ 図２に示す実施形態において、第２コア２２の熱が拡散するように凸部１４を断面台形状としてもよい。この場合、第２コア２２の熱が拡散する領域に凸部１４が形成され、第２コア２２の放熱効率を向上させることができる。

○ 図２に示す実施形態において、対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部のうち少なくとも一方が凸部１４に接触していなければよい。

○ 実施形態において、対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第１コア２１の一部及び対向面１２ａ側のギャップ２５に隣り合う第２コア２２の一部のうち少なくとも一方が凹部１３に接触していなければよい。

○ 実施形態において、凹部１３の形状は特に限定されるものではなく、四角形状や三角形状、台形状等であってもよい。また、凹部１３は、冷却器１２を貫通していてもよい。

○ 実施形態において、例えば、磁性コア２０に設けられるボビンの一部を、凹部１３に挿入することで、磁性コア２０を冷却器１２に対して位置決めするようにしてもよい。この場合、凹部１３の形状は、凹部１３に挿入されるボビンの一部の形状に対応した形状であることが好ましい。

○ 実施形態において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向における凹部１３の長さＬ１がギャップ２５のギャップ長Ｌ２よりも短くてもよい。

○ 実施形態において、脚部２１ｂの側面２１ｄと第２コア２２の端面２２ｅとが互いに向き合う方向における凹部１３の長さＬ１と、ギャップ２５のギャップ長Ｌ２とが同じ長さであってもよい。

○ 実施形態において、冷却器１２は、内部に冷却用気体が流れる空冷式であってもよい。
○ 実施形態において、第１コア２１及び第２コア２２の形状は特に限定されるものではない。

○ 実施形態において、コアの数は特に限定されるものではない。
○ 実施形態において、誘導機器１１は、三つ以上のコイル要素を有していてもよい。
○ 実施形態において、コイル要素は、丸線を捲回したものであってもよい。

○ 実施形態において、誘導機器１１を、リアクトル以外（例えばトランス）に適用してもよい。
○ 実施形態において、リアクトル装置１０は、車載用以外のものであってもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記凹部は弧状に湾曲している。
（ロ）前記電子機器はリアクトル装置である。

１０…電子機器としてのリアクトル装置、１１…誘導機器、１２…冷却器、１２ａ…対向面、１３…凹部、１４…凸部、２１…第１コア、２２…第２コア、２５…ギャップ、３０…コイル。

Claims (3)

1. 捲回されたコイルに流れる電流によって磁路を形成する第１コア及び第２コアを有し、前記第１コアと前記第２コアとの間に介在するギャップを有する誘導機器と、前記第１コア及び前記第２コアと熱的に結合された冷却器とを有する電子機器であって、
   前記ギャップに隣り合う前記第１コアの一部及び前記ギャップに隣り合う前記第２コアの一部のうち少なくとも一方と前記冷却器とは、接触していないことを特徴とする電子機器。
2. 前記冷却器は、前記第１コア及び前記第２コアに対向する対向面を有し、
   前記対向面には凹部が形成され、
   前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第１コアの一部及び前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第２コアの一部のうち少なくとも一方は前記凹部に接触していないことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記冷却器は、前記第１コア及び前記第２コアに対向する対向面を有し、
   前記対向面には凸部が形成され、
   前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第１コアの一部及び前記対向面側の前記ギャップに隣り合う前記第２コアの一部のうち少なくとも一方は前記凸部に接触していないことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。