JP2017092169A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、リアクトルに接続されている電気部品への熱害を抑える技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示するリアクトル２は、コア２０と、コア２０に捲回されているコイル５と、コイル５の側面に接している冷却器１０と、冷却器１０のコイル５と当接している冷却面１０ａからコア２０までの高さの範囲でコイル５を覆っているポッティング材５０を備えている。そして、コイル５の引き出し線２２、２４がポッティング材５０を通って外部へ延びている。【選択図】図４

Description

本発明は、リアクトルに関する。

大電力が流れる装置に用いられるリアクトルでは、コイルの一側面に冷却部材を当接させることがある（例えば、特許文献１）。特許文献１のリアクトルでは、コイルの冷却部材と接している側面以外からも冷却部材へ伝熱するようにコイルとコアの全体が伝熱材で封止されている。一方、リアクトルのコイルからの引き出し線は、他の電気部品との配線のし易さから、冷却部材とは反対側へ延びている。

特開２０１２−０２３０８３号公報

リアクトルの熱の一部は引き出し線を伝って他の電気部品に達する。それゆえ、リアクトルの引き出し線に接続されている電気部品に熱害が及ぶ虞がある。本明細書は、リアクトルに接続されている電気部品への熱害を抑える技術を提供する。

本明細書が開示するリアクトルは、コアと、コアに捲回されているコイルと、コイルの側面に接している冷却部材と、冷却部材のコイルと当接している表面からコアの高さまでの間でコイルを覆っている伝熱材を備えている。そして、コイルの引き出し線が伝熱材を通って外部へ延びている。このリアクトルでは、コイルの引き出し線を伝わる熱は伝熱材を通じて冷却部材に吸収されるので、リアクトルに接続されている電気部品への熱害が抑えられる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

冷却器を除くリアクトルの下面図である。 冷却器を除くリアクトルの側面図である。 図中のＸＺ平面でカットしたリアクトルの断面図である。 図３のIV−IV線でカットしたリアクトルの断面図である。

図面を参照して実施例のリアクトル２を説明する。実施例のリアクトル２は、コア２０、コイル５、及び、冷却器１０を備えている。図１に、冷却器１０を除くリアクトル２の下面図を示す。図２に、冷却器１０を除くリアクトル２の側面図を示す。図３には、リアクトル２の断面図を示す。図３は、２つのコアパーツ３、４の接合部位において、図中の座標系のＸＺ平面でカットした図である。図４は、図３におけるIV−IV線でカットした断面図である。なお、以下、本明細書では、図中の座標系におけるＺ軸の正方向を上方や上側と表現したり、Ｚ軸の負方向を下方や下側と表現したりする場合もある。

リアクトル２は、例えば電気自動車の駆動系においてバッテリの電圧を昇圧する電圧コンバータに用いられる。電気自動車の走行用モータは数十キロワットを出力することができ、バッテリから流れる電流は数十アンペアになる。リアクトル２にはそのような大電流が流れるため、内部抵抗の小さい平角線がコイル５の巻き線として用いられる。コイル５の発熱量が大きいことから、実施例のリアクトル２は冷却器１０を備える。なお、図１、２では、リアクトル２の構造の説明をわかりやすくするため、冷却器１０の図示は省略していることに注意されたい。

コア２０は、アルファベットの「Ｅ」の形状（Ｅ字形状）の２個のコアパーツ３、４を組み合わせたものである。コア２０（コアパーツ３、４）は磁性体で作られている。コアパーツ３は、角柱形状をなす中柱部３ａと、その両側に並ぶ厚板形状をなす外柱部３ｂ、３ｃの３本の柱部が第１連結部３ｄから突出してアルファベットの「Ｅ」の字形状をなす。同様に、コアパーツ４も、角柱形状の中柱部４ａとその両側に並ぶ厚板形状の外柱部４ｂ、４ｃの３本の柱部が第２連結部４ｄから突出してＥ字形状をなす。

コア２０は、Ｅ字形状のコアパーツ３、４を向き合わせたものである。即ち、コア２０は、２つのコアパーツ３、４を、夫々の柱部３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃの先端が対向するように、向かい合わせに接続して構成される。なお、図示はしないが、コアパーツ３の中柱部３ａとコアパーツ４の中柱部４ａとの間には、僅かな隙間が形成されていてもよい。これは、磁気回路における磁気抵抗を所定値に設定するためのギャップ（隙間）である。

コイル５は、コアパーツ３、４の角柱形状の中柱部３ａ、４ａに平角線をエッジワイズに巻回したものである。別言すれば、コイル５はコア２０に捲回されている。コイル５は、その巻回径方向側部のうちの一部がコアパーツ３、４の外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われており、他の部分が外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われることなく露出している。実施例では、露出している部分をコイル５の露出側部５ａと称し、外柱部３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃに覆われている部分をコイル５の隠れ側部５ｂと称する。

次に、コイル５は、その巻き始めである始端と巻き終わりである終端が外部へ延びている。以下では、コイル５の始端を引き出し線２２、終端を引き出し線２４と呼ぶ。図１に示すように、コイル５の引き出し線２２、２４は、夫々、コア２０の下面に沿って延びている。そして、図１、２に示すように、引き出し線２２、２４は、コア２０のＹ軸方向の両端でＺ軸方向に折れ曲がり、夫々コア２０の両側面に沿うように延びている。さらに、図１、２に示すように、引き出し線２２、２４は、コア２０の両側面のＺ軸方向中央付近でＸ軸方向に曲がり、夫々先端がＸ軸方向に対して平行となるように延びている。

図１には、コイル５の２個の露出側部５ａのうち、下方を向く露出側部５ａ（下側の露出側部５ａ）が描かれている。図２では、コイル５の２個の露出側部５ａが描かれている。そして、図３、図４に示すように、下方を向く露出側部５ａ（下側の露出側部５ａ）は、冷却器１０の冷却面１０ａに対向している。なお、図３は、冷却器１０を含むリアクトル２の断面図である。冷却器１０は、例えば、アルミダイカスト製の厚板状のヒートシンクである。冷却器１０の上側は平坦な冷却面１０ａであり、下側の放熱面１０ｂには、Ｙ軸方向に延びる複数の放熱フィン１１が形成されている。コイル５の下側の露出側部５ａは、絶縁シート（不図示）を介して冷却面１０ａに接している。別言すれば、コイル５の側面に冷却器１０は接している。すなわち、コイル５の熱は、露出側部５ａから、絶縁シート（不図示）を介して冷却器１０に伝達される。なお、冷却器１０が電気的な絶縁体で構成されている場合には、コイル５の露出側部５ａを冷却面１０ａに直接接触させてもよい。

また、図３、図４に示すように、冷却器１０には、突条１３が設けられている。突条１３は、冷却面１０ａを平面視したときにコイル５を囲むように、枠状に形成されている。また、突条１３の頭頂面は、コア２０の下面に接している。なお、引き出し線が通る部分には、突条１３の頭頂面に切欠が設けられている。

図３、図４に示すように、突条１３の内側にポッティング材５０が注入される。別言すれば、冷却器１０の冷却面１０ａ（コイル５に当接している面）からコア２０の高さまでの範囲でコイル５はポッティング材５０に覆われている。ポッティング材５０とは、当初は液状の放熱樹脂であり、充填後は流動性を失い、ゲル状になる。そして、コイル５の引き出し線２２、２４は、それぞれポッティング材５０を通って外部へ延びている。別言すれば、コイルの引き出し線２２、２４は、ポッティング材５０と接触している。図３と図４において符号２２ａが示す部分が、引き出し線２２のうち、ポッティング材５０を通る部分である。図４において符号２４ａが示す部分が、引き出し線２４のうち、ポッティング材５０を通る部分である。図３は、２つのコアパーツ３、４の接合部位においてＸＺ平面でカットした断面図であるため、引き出し線２２がポッティング材５０に接触している様子は図示されないはずであるが、理解を助けるため二点鎖線で図示している点に注意されたい。引き出し線２４については、手前の部品で隠されている部分は破線で描いてある。

このように、リアクトル２においては、引き出し線２２、２４がポッティング材５０を通って外部へ延びている。そのため、引き出し線２２、２４をポッティング材５０によって直接冷却することができる。リアクトル２の熱の一部は引き出し線２２、２４を伝って他の電気部品に達するところ、引き出し線２２、２４の直接冷却により他の電気部品に伝達する熱を抑制することができる。すなわち、コイル５の引き出し線２２、２４を伝わる熱はポッティング材５０を通じて冷却器１０に吸収されるので、リアクトル２に接続されている電気部品への熱害が抑えられる。

実施例の冷却器についての留意点を述べる。コア２０は、Ｅ字形状のコアパーツ３、４を向き合わせたものである。コア２０の全体の形状は、次のように表現できる。コア２０は、コイル５が巻回されている中柱部（３ａ、４ａ）と、コイル５の両側で中柱部と平行に延びている一対の外柱部（３ｂと４ｂ、及び、３ｃと４ｃ）と、コイル５の両端側で中柱部と一対の外柱部と連結している一対の連結部（３ｄ、４ｄ）を備えている。なお、実施例のリアクトル２では、中柱部、外柱部は、長手方向に二分割されている。また、実施例のリアクトル２では、冷却器１０とコア２０の間に、コイル５を囲むように突条１３が設けられており、その突条の内側でコイル５がポッティング材５０で覆われている。さらに別言すれば、コア２０は、コイル５を貫くとともにコイル５を枠状に囲んでおり、コア２０のコイル５を枠状に囲んでいる部分と冷却器１０との間がポッティング材５０で充填されている。コイル５の引き出し線２２、２４がポッティング材５０を通って外部へ延びている。

実施例において、冷却器１０は、「冷却部材」の一例に相当する。また、ポッティング材５０は「伝熱材」の一例に相当する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：リアクトル
３、４：コアパーツ
５ ：コイル
１０：冷却器
１０ａ：冷却面
１０ｂ：放熱面
１１：放熱フィン
１３：突条
２０：コア
２２、２４：引き出し線
５０：ポッティング材

Claims (1)

1. コアと、
   前記コアに捲回されているコイルと、
   前記コイルの側面に接している冷却部材と、
   前記冷却部材の前記コイルと当接している表面から前記コアまでの高さの範囲で前記コイルを覆っている伝熱材と、
   を備えており、
   前記コイルの引き出し線が前記伝熱材を通って外部へ延びている、
   リアクトル。