JP2018206907A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱板の温度の測定結果を用いてコイル装置の温度をより正確に管理することを可能とする。【解決手段】本発明の一実施形態に係るコイル装置は、コイルと、コイルの熱を外部に伝える伝熱部材と、伝熱部材の温度を検出する温度センサとを備え、伝熱部材に、温度センサの検出部を収容する凹部が形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、コイル装置に関する。

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リアクトル等の大容量のコイル装置は、高負荷時に発熱量が多く、高負荷の状態で使用し続けると、温度の上昇によって特性が低下してしまう。特に大電流が流れるコイルの発熱量が多いため、一部の大容量のコイル装置には、温度センサによりコイル近傍の温度を監視する仕組みや、コイルで発生した熱を除去して冷却する仕組み（例えば、コイルの熱を外気中や冷却液中に放散する放熱板や、コイルの熱を外部の冷却装置へ伝える伝熱板等）が設けられている。

特許文献１に記載されたリアクトルは、横並びに配置された２つの直線コイルと、この２つの直線コイル間に配置された温度センサを備えている。温度センサは、比較的に温度が高くなる２つの直線コイルの軸線方向における中心付近において、２つの直線コイルに挟まれるように保持されている。これにより、直線コイルの発熱による温度上昇を正確に測定できるようになっている。

特開２０１４−９３３７４号公報

コイル装置の本体の温度変化は、コイル装置本体の熱を外部へ伝える伝熱部材（例えば、放熱板や伝熱板等）の温度の影響を受ける。そのため、伝熱部材の温度を考慮しなければ、コイル装置本体の温度の挙動を正確に予測して管理することができない。

特許文献１に記載のリアクトルは、コイルの温度を検出する温度センサのみを備えており、リアクトルの温度管理は専らコイルの温度に基づいて行われる。そのため、特許文献１のリアクトルは、温度管理の精度が比較的に低いものとなっていた。

本発明の一実施形態によれば、コイルと、コイルの熱を外部へ伝える伝熱部材と、伝熱部材の温度を検出する温度センサと、を備え、伝熱部材に、温度センサの検出部を収容する凹部が形成された、コイル装置が提供される。

上記のコイル装置において、凹部が溝であり、検出部が溝に沿って延びる柱状である構成としてもよい。

上記のコイル装置において、検出部の全体が凹部に収容された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、凹部が穴であり、検出部の先端部が穴に嵌め込まれた構成としてもよい。

上記のコイル装置において、コイルが直線コイルを含む構成としてもよい。

上記のコイル装置において、伝熱部材が、受熱面が形成された伝熱板を有し、コイルが、該コイルの外周面が伝熱板の受熱面と近接して対向するように、該コイルの軸を受熱面と平行に向けて配置された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、伝熱板が、その底面から突出して、コイルに沿ってコイルの軸方向に延びる隆起部を有し、隆起部に、コイルの湾曲した外周面と略平行な湾曲面が形成され、凹部が隆起部に形成された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、受熱面が平坦面であり、コイルが、導線が矩形状に巻かれた矩形コイルを含み、矩形コイルの外周面の受熱面と近接して対向する部分が平面状であり、矩形コイルの角部に、湾曲した外周面が形成された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、凹部が、コイルに沿って延びる溝であり、柱状の検出部が溝に沿って配置された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、コイルが、伝熱板と平行に並べて配置された一対の直線コイルを備え、隆起部には、一対の直線コイルの隣り合う湾曲した外周面とそれぞれ略平行な一対の湾曲面が形成され、凹部が隆起部の頂部に形成された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、伝熱部材が、伝熱板の周縁部に直立する枠状の側壁を有して略箱形に形成され、隆起部が、伝熱板の周縁部において、伝熱板と側壁とを連結するように形成され、凹部が湾曲面に形成された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、凹部が、側壁に沿って形成された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、凹部が、湾曲面に垂直に形成された構成としてもよい。

上記のコイル装置において、コイルの温度を検出する第２温度センサを備えた構成としてもよい。

本発明の一実施形態の構成によれば、伝熱板の温度を測定することが可能になり、伝熱板の温度の測定結果を用いてコイル装置の温度をより正確に管理することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係るリアクトルの外観図である。 本発明の第１実施形態に係るリアクトルの分解図である。 本発明の第１実施形態に係るリアクトルの縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るリアクトルの横断面図である。 コアの構成を示す図である。 センサ保持部の拡大図である。 伝熱ケースの斜視図である。 サーミスタの取り付け方を説明する図である。 本発明の第２実施形態の伝熱ケースの斜視図である。 本発明の第２実施形態の伝熱ケースにサーミスタのセンサヘッドを取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の伝熱ケースの斜視図である。 本発明の第３実施形態の伝熱ケースにサーミスタのセンサヘッドを取り付けた状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一の又は対応する構成要素には、同一の又は対応する符号を付して、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るリアクトル１（コイル装置）の外観図であり、図２はその分解図である。また、図３はリアクトル１の縦断面図であり、図４は横断面図である。

以下の説明においては、図１における左上から右下に向かう方向をＸ軸方向、左下から右上に向かう方向をＹ軸方向、下から上に向かう方向をＺ軸方向と定義する。また、Ｚ軸正方向を上方、Ｚ軸負方向を下方と定義する。なお、Ｘ軸方向は、後述する直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの軸方向である。また、リアクトル１を使用する際には、リアクトル１をどのような方向に向けて配置してもよい。

リアクトル１は、リアクトル本体１ａ、伝熱ケース７０（伝熱部材）、端子台８０及び２つのサーミスタ４０（４０Ａ、４０Ｂ）を備える。箱形の伝熱ケース７０には、リアクトル本体１ａの下部が収容される。リアクトル本体１ａが収容された伝熱ケース７０内の隙間は、電気絶縁性及び熱伝導性が比較的に優れたシリコーン樹脂等の充填材で充填される。リアクトル本体１ａで発生した熱は、充填材を介して、伝熱ケース７０に伝わる。

図２及び図３に示すように、サーミスタ４０は、角柱状のセンサヘッド４２（検出部）と、センサヘッド４２の長手方向における一端から延びる２本のリード４４と、リード４４の先端に取り付けられたプラグ４７を備える。なお、センサヘッド４２の形状は、柱状（角柱状の他に、例えば、円柱状、楕円柱状、その他の横断面形状の柱状を含む。）であればよく、また、その他の細長形状であってもよい。センサヘッド４２の先端部には、感熱素子（図３において破線の丸で示す。）が収容されている。感熱素子の出力は、リード４４及びプラグ４７を介して外部の温度測定装置（不図示）に入力される。２本のリード４４は、その中途において、保護チューブ４６（図３）で被覆されている。

リアクトル本体１ａは、コイル１０及びコアモジュール２０を備える。

コイル１０は、直列に接続された一対の直線コイル１０Ｒ、１０Ｌを備える。一対の直線コイル１０Ｒ、１０Ｌは、同一構成のものであり、それぞれ中心軸をＸ軸方向に向けて、Ｙ軸方向に並べて配置されている。直線コイル１０Ｒ、１０Ｌは、一端同士が連結線（不図示）を介して連結されている。また、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの他端には、それぞれ絶縁被覆が除去された被覆除去部１１Ｒ、１１Ｌが設けられている。直線コイル１０Ｒ、１０Ｌは、この被覆除去部１１Ｒ、１１Ｌにおいて、端子台８０のバスバー８２Ｒ、８２Ｌにそれぞれ接続されている。

各直線コイル１０Ｒ、１０Ｌは、エナメル等で絶縁被覆された導線を螺旋状に巻いたものである。本実施形態の直線コイル１０Ｒ、１０Ｌは、平角線を幅方向に曲げて螺旋状に巻いたエッジワイズコイルである。また、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌは、矩形状に巻かれた矩形コイルである。

コアモジュール２０は、磁性体である環状のコア２１を、電気絶縁性を有する樹脂（絶縁被覆部２２）で被覆したものである。本実施形態のコアモジュール２０は、図２に示すように、一対のＵ型コアユニット２０Ａ及び２０Ｂ及び一対のギャップ部材２３（２３Ｒ、２３Ｌ）から組み立てられる。具体的には、コアモジュール２０は、一対のギャップ部材２３（２３Ｒ、２３Ｌ）を介して、一対のＵ型コアユニット２０Ａ及び２０Ｂの対応する端面同士を接着剤等で接合することで形成される。

Ｕ型コアユニット２０Ａ（２０Ｂ）は、磁性体であるＵ型コア２１Ｕと絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）有する。

図５は、コア２１の構成を示した図である。コア２１は、６つの直方体状の磁性体ブロック（４つのＩ型コア２１ｃ及び２つのヨーク２１ｙ）と２つのギャップ部材２３（２３Ｒ、２３Ｌ）等から構成される環状（Ｏ型）コアである。コア２１は、隣接する部材間が接着剤等で接合され、一体化されている。なお、説明の便宜上、図５ではＩ型コア２１ｃとギャップ部材２３Ｒ、２３Ｌが離れているが、コアモジュール２０の組み立て後、両者は密着した状態となる。

なお、本実施形態の磁性体ブロック（Ｉ型コア２１ｃ、ヨーク２１ｙ）は圧粉磁心であるが、別の種類の磁心（例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板を積層して形成した積層コアやフェライトコア等）を使用してもよい。また、複数種類の磁心を組み合わせて使用してもよい。

ギャップ部材２３は、例えばアルミナや合成樹脂等の非磁性材料から形成された平板である。なお、ギャップ部材２３は、絶縁被覆部２２と一体に成形してもよい。また、ギャップ部材２３の代わりに、Ｕ型コアユニット２０Ａ、２０Ｂの端面間に所定厚の接着層又は空気層（エアギャップ）を設けてもよい。Ｕ型コアユニット２０Ａ、２０Ｂ間に透磁率の低い部分を設けることにより、磁束飽和が防止される。

絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）は、インサート成形によりヨーク２１ｙと一体に成形された樹脂成形部品である。Ｕ型コアユニット２０Ａ（２０Ｂ）は、ヨーク２１ｙと一体化した絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）に、２つのＩ型コア２１ｃを嵌め込み、ヨーク２１ｙとＩ型コア２１ｃとを接着剤等で接合することによって作製される。このとき、１つのヨーク２１ｙと２つのＩ型コア２１ｃからＵ型コア２１Ｕが形成される。なお、本実施形態では、インサート成形により、絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）とヨーク２１ｙが一体化されているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、Ｕ型コア２１Ｕを形成した後に、インサート成形によりＵ型コア２１Ｕを絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）で被覆してもよい。この場合、Ｕ型コア２１Ｕは、複数の磁性体ブロック（Ｉ型コア２１ｃ、ヨーク２１ｙ）を接着等で接合して形成してもよいし、最初からＵ型コア２１Ｕを一体に形成してもよい。また、絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）と各磁性体ブロック（Ｉ型コア２１ｃ、ヨーク２１ｙ）を個別の部材として形成して、絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）にヨーク２１ｙ及び２つのＩ型コア２１ｃを嵌め込み、磁性体ブロック間を接合することでＵ型コア２１Ｕを作製してもよい。

絶縁被覆部２２（絶縁被覆部２２Ａ及び２２Ｂ）は、例えば、絶縁性及び耐熱性を有する樹脂から形成される。具体的には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン樹脂、ＢＭＣ（Bulk Molding Compound）、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）、ＰＢＴ（Polybutylene Terephthalate）などの樹脂が絶縁被覆部２２の材料として使用される。

図２に示すように、絶縁被覆部２２Ａは、Ｉ型コア２１ｃを被覆するコア被覆部２２１ＡＲ、２２１ＡＬと、ヨーク２１ｙを被覆するヨーク被覆部２２２Ａと、サーミスタ４０Ａを保持するセンサ保持部３０を有する。なお、Ｉ型コア２１ｃ及びコア被覆部２２１ＡＲ（２２１ＡＬ）は直線コイル１０Ｒ（１０Ｌ）内に収容され、ヨーク２１ｙ及びヨーク被覆部２２２Ａは直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの外部に配置される。

ヨーク被覆部２２２ＡのＹ軸方向両端部には、ボルト固定用の上下に延びる貫通穴が形成されたブラケット２２７が設けられている。また、ヨーク被覆部２２２Ａのコイル１０側端部の周縁（ただし、下面を除く。）からは、Ｘ軸方向に垂直な平板状のフランジ部２２３Ａが突出している。また、ヨーク被覆部２２２Ａのコイル１０側の側面（コア被覆部２２１ＡＲ、２２１ＡＬ間に挟まれた部分）には、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌ間の隙間に配置される略板状のセンサ保持部３０が設けられている。なお、本実施形態のセンサ保持部３０は、絶縁被覆部２２Ａと同じ樹脂により一体に成形されているが、センサ保持部３０及び絶縁被覆部２２Ａを、例えば異なる樹脂を使用して、別の部材として形成してもよい。

図６は、センサ保持部３０の斜視図である。センサ保持部３０は、第１基板３１、脚部３２、連結部３３、可撓板３４、第２基板３５及びフック３６を有する。第１基板３１、脚部３２及び第２基板３５は、それぞれＹ軸方向に垂直な板状部分である。また、連結部３３は、Ｚ軸方向に垂直な板状部分である。

第１基板３１は、ヨーク被覆部２２２Ａの２つのコア被覆部２２１ＡＲと２２１ＡＬとで挟まれた部分からＸ軸負方向に突出している。また、第１基板３１の先端部からは、上方に脚部３２が突出している。第１基板３１の先端面（支持面３１ａ）はＸ軸方向に垂直な平面であり、その上部には一対の突起状の爪３１２が形成されている。一対の爪３１２は、支持面３１ａのＹ軸方向両端部に、同じ高さに並んで形成されている。

可撓板３４は、Ｘ軸方向に垂直で、上下に長い板状部分である。可撓板３４において、第１基板３１の支持面３１ａと対向する面（支持面３４ａ）には、第１基板３１の爪３１２と同じ高さに、突起状の爪３４２が形成されている。

爪３１２、３４２の下面（突当面３１２ｓ、３４２ｓ）は、Ｚ軸方向に垂直な平面により形成されている。また、爪３１２、３４２の上面（ガイド面３１２ｇ、３４２ｇ）は、先端側ほど下がるように傾斜している。

可撓板３４の上部（脚部３２と同じ高さの部分）は、上側ほど脚部３２から離れるように傾斜していて、可撓板３４の上部の脚部３２側には、支持面３４ａにつながる斜面（ガイド面３４ｇ）が形成されている。また、脚部３２の可撓板３４側にも、上側ほど可撓板３４から離れるように傾斜した、支持面３１ａにつながる斜面（ガイド面３２ｇ）が形成されている。ガイド面３２ｇ及び３４ｇは、その中間のＹＺ平面に対して略面対称に形成されている（すなわち、略同じ角度で傾斜している）。

第１基板３１及び脚部３２と、可撓板３４と、第２基板３５とが、Ｘ軸方向に並んで配置されている。これら４つの部分のＹ軸方向における寸法（厚さ）は略同じであり、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌ間の隙間よりもわずかに細くなっている。可撓板３４と第２基板３５とは、上端部において連結している。また、第２基板３５の上端部の一側面側（Ｙ軸負方向側）には、Ｊ字型のフック３６が形成されている。

可撓板３４は、比較的に薄い板状の部分であるため、可撓性を有している。可撓板３４にＸ軸方向の力が加わると、特に応力が集中する第２基板３５に固定された上端部の近傍において、可撓板３４が湾曲する。可撓板３４と第２基板３５との間には、可撓板３４の湾曲変形を許容する空間Ｓ２が形成されている。

脚部３２及び可撓板３４の一側面側に隣接して、連結部３３が形成されている。この連結部３３によって、脚部３２及び可撓板３４の上端部同士が連結されている。第１基板３１及び脚部３２と可撓板３４との間には、サーミスタ４０Ａのセンサヘッド４２が通過し、収容される空間Ｓ１が形成されている。

連結部３３の中央部には、連結部３３をＺ軸方向に貫通する貫通穴３３１が形成されている。また、連結部３３の空間Ｓ１側（Ｙ軸正方向側）の側面には、切り込み３３２が形成されている。切り込み３３２は、貫通穴３３１まで達して、貫通穴３３１の全長に亘ってスリット３３１ａを形成している。そのため、サーミスタ４０Ａのリード４４を、連結部３３の外部から、切り込み３３２を介して、貫通穴３３１に通すことが可能になっている。また、切り込み３３２は、空間Ｓ１側ほど間隔が広くなる一対の斜面（ガイド面３３２ｇ）から形成されている。そのため、サーミスタ４０Ａのリード４４が一対のガイド面３３２ｇに案内されて、狭いスリット３３１ａを容易に通過できるようになっている。また、スリット３３１ａの貫通穴３３１側にはガイド面が形成されていないため、リード４４は貫通穴３３１側からは狭いスリット３３１ａを通過し難くなっている。

連結部３３には、貫通穴３３１を挟んで、切り込み３３２の反対側の端部に、凹部３３ｃが形成されている。連結部３３の貫通穴３３１と凹部３３ｃとで挟まれた部分は、リード４４が巻き付けられ又は引っ掛けられる巻付部３３ｗとなっている。

連結部３３のＸ軸負方向側の端部には、凹部３３３が形成されている。凹部３３３は、フック３６及び第２基板３５と共に、センサ保持部３０を上下に貫通する貫通穴３０ｈを形成する。また、連結部３３とフック３６の先端部との間には、隙間３３３ａが設けられている。そのため、サーミスタ４０Ａのリード４４を、隙間３３３ａを介して、貫通穴３０ｈに通すことができるようになっている。

図２に示すように、絶縁被覆部２２Ｂは、Ｉ型コア２１ｃを被覆するコア被覆部２２１ＢＲ、２２１ＢＬと、ヨーク２１ｙを被覆するヨーク被覆部２２２Ｂを有する。なお、Ｉ型コア２１ｃ及びコア被覆部２２１ＢＲ（２２１ＢＬ）は直線コイル１０Ｒ（１０Ｌ）内に収容され、ヨーク２１ｙ及びヨーク被覆部２２２Ｂは直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの外部に配置される。

ヨーク被覆部２２２Ｂのコイル１０側端部の周縁（ただし、下面を除く。）からは、Ｘ軸方向に垂直な平板状のフランジ部２２３Ｂが突出している。また、ヨーク被覆部２２２Ｂのコイル１０側の側面には、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌ間の隙間に配置される略板状のガイド板２２４が設けられている。なお、本実施形態のガイド板２２４は、絶縁被覆部２２Ｂと同じ樹脂により一体に成形されているが、ガイド板２２４及び絶縁被覆部２２Ｂを、例えば異なる樹脂を使用して、別の部材として形成してもよい。また、ヨーク被覆部２２２ＢのＹ軸方向一端部にはブラケット２２７が設けられている。

フランジ部２２３Ｂの上端には、ガイド板２２４よりもＹ軸負方向寄りに、Ｙ軸負方向側に開口したフック２２５が設けられている。また、ヨーク被覆部２２２ＢのＹ軸正方向端には、Ｙ軸正方向側に開口したフック２２６が設けられている。フック２２５及びフック２２６は、サーミスタ４０Ａ及びサーミスタ４０Ｂのリード４４の配線に使用される。

図７は、伝熱ケース７０の斜視図である。伝熱ケース７０は、アルミニウム合金の鋳物であり、リアクトル本体１ａが発生する熱を伝熱ケース７０の直下に配置された冷却装置へ伝える機能をもつ伝熱部材である。伝熱ケース７０は、略平板状の底板７１（伝熱板）と、底板７１の周縁部に直立する側壁７２を有する。枠状の側壁７２には、ねじ穴が形成されたボス７２ａが３箇所に設けられている。ボス７２ａは、リアクトル本体１ａの伝熱ケース７０への取り付けに使用される。また、側壁７２のＸ軸正方向端の外壁面には、端子台８０を取り付けるためのねじ穴が形成されたボス７５ａ、７５ｂが形成されている。

伝熱ケース７０の底面（底板７１の上面）には、コイル１０（直線コイル１０Ｒ、１０Ｌ）の平坦な下面（外周面）及びコア２０（ヨーク２１ｙ）の平坦な下面と近接して対向する平坦な受熱面７１ａが形成されている。また、伝熱ケース７０の底面の中央部には、Ｘ軸方向に延びる山形の隆起部７３が形成されている。隆起部７３のＹ方向両側には、対向して配置される直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの角部の湾曲した外周面と略平行になる一対の湾曲面７３ａが形成されている（図４）。また、伝熱ケース７０の底面のＹ軸方向両端部には、底板７１と側壁７２とを連結し、Ｘ軸方向に延びる、隆起部７４がそれぞれ形成されている。隆起部７４には、対向して配置される直線コイル１０Ｒ（又は１０Ｌ）の角部の湾曲した外周面と略平行になる湾曲面７４ａが形成されている（図４）。このような隆起部７３（湾曲面７３ａ）及び隆起部７４（湾曲面７４ａ）を設けることにより、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの湾曲した角部も伝熱ケース７０に近接させることができるため、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの熱が伝熱ケース７０により効率的に伝わるようになる。

隆起部７３の頂部には、Ｘ軸方向に延びる角溝である溝７３ｂが形成されている。この溝７３ｂには、サーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２の全体が収容される。図４に示すように、サーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２の３つの側面の全面が、溝７３ｂの側面及び底面に近接している。また、センサヘッド４２の先端面の全面も、溝７３ｂの一端面に近接している。すなわち、センサヘッド４２の周囲４面が、伝熱ケース７０に近接して覆われている。そのため、サーミスタ４０Ｂは、コイル１０が発生する熱による直接的な影響を大きく受けることなく、伝熱ケース７０の温度を正確に測定できるようになっている。

次に、リアクトル１を組み立てる手順を説明する。上述したように、絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）は、インサート成形により、ヨーク被覆部２２２Ａ（２２２Ｂ）内に収容されたヨーク２１ｙと一体に成形されている。この絶縁被覆部２２Ａ（２２Ｂ）の筒状のコア被覆部２２１ＡＲ、２２１ＡＬ（２２１ＢＲ、２２１ＢＬ）に、接着剤を塗布したＩ型コア２１ｃをそれぞれ差し込み、ヨーク２１ｙと一対のＩ型コア２１ｃとを接合する。これにより、Ｕ型コアユニット２０Ａ（２０Ｂ）が組み立てられる。

次に、Ｕ型コアユニット２０ＢのＵ型コア２１Ｕの両端面にギャップ部材２３Ｒ、２３Ｌを接着剤でそれぞれ貼り付ける。次に、コイル１０の直線コイル１０Ｒ、１０Ｌの一端側からＵ型コアユニット２０Ｂの一対のＩ型コア部（コア被覆部２２１ＢＲ、２２１ＢＬで被覆された部分）を差し込み、他端側から先端に接着剤を塗布したＵ型コアユニット２０Ａの一対のＩ型コア部（コア被覆部２２１ＡＲ、２２１ＡＬで被覆された部分）を差し込んで、Ｕ型コアユニット２０Ａと２０Ｂを貼り合わせる。これにより、リアクトル本体１ａが組み立てられる。

次に、リアクトル本体１ａを伝熱ケース７０内に入れ、３本のボルトで伝熱ケース７０にリアクトル本体１ａを固定する。具体的には、３本のボルトをコアモジュール２０の３つのブラケット２２７（図２）の貫通穴に通して、伝熱ケース７０のボス７２ａのねじ穴にはめ込むことで、リアクトル本体１ａが伝熱ケース７０に固定される。次に、端子台８０をボルトで伝熱ケース７０（ボス７５ａ、７５ｂ）に取り付けて、コイル１０の両端を端子台８０のバスバー８２Ｒ、８２Ｌに溶接やろう付けにより接合する。

次に、サーミスタ４０Ａをリアクトル１に取り付ける。図１に示すように、リアクトル本体１ａが伝熱ケース７０に取り付けられた状態では、センサ保持部３０は上部（第１基板３１の上端面より上側の部分）のみが露出していて、下部（第１基板３１の上端面より下側の部分）は２つの直線コイル１０Ｒ、１０Ｌ間の隙間（２つの平行面で挟まれた、直線コイル１０Ｒ、１０Ｌが最も近接した部分）に差し込まれている。

図８は、サーミスタ４０Ａの取り付け方を説明する図である。まず、サーミスタ４０Ａのセンサヘッド４２を先端から空間Ｓ１の上部（ガイド面３２ｇと３４ｇの間）に差し込み、下方に押し込む。このとき、ガイド面３２ｇと３４ｇにより、センサヘッド４２の先端が空間Ｓ１のＸ軸方向中央に案内されて、支持面３１ａと支持面３４ａの間に差し込まれて、やがてセンサヘッド４２の先端が爪３１２及び３４２に突き当たる。更に、センサヘッド４２を押し下げると、図８（ｂ）に示すように、センサヘッド４２は、爪３１２のガイド面３１２ｇに案内されて脚部３２側に移動する。また、脚部３２は、センサヘッド４２に押されるため、応力が集中する根元付近を中心に第２基板３５側に撓む。そして、爪３１２と爪３４２との間隔がセンサヘッド４２の幅まで広がり、センサヘッド４２が爪３１２、３４２間を通れるようになる。

センサヘッド４２が爪３１２、３４２間を通過すると、図８（ｃ）に示すように、弾性復元力により脚部３２の撓みが解消して自然状態に戻る。次に、リード４４を引っ張ると、爪３１２と爪３４２との間隔がセンサヘッド４２の幅よりも狭くなっているため、センサヘッド４２の後端が爪３１２の突当面３１２ｓと爪３４２の突当面３４２ｓに突き当たる。突当面３１２ｓ、３４２ｓ及びセンサヘッド４２の後端面は、いずれもリード４４の引張方向（Ｚ軸方向）と垂直になっている。そのため、リード４４をＺ軸方向に引っ張っても、可撓板３４を撓ませて爪３１２、３４２の間隔を広げるＸ軸方向の力が発生しないため、センサヘッド４２は上方に移動することができず、位置が固定される。

この状態で（張力を加えながら）、リード４４を図６に示す連結部３３の切り込み３３２から貫通穴３３１に通して、巻付部３３ｗに引っ掛け、下方から隙間３３３ａを介して貫通穴３３３に通し、上方からガイド溝３６ｇに通す。更に、図１に示すフック２２５及びフック２２６にリード４４を引っ掛けて、９０°ずつリード４４を折り曲げると、リード４４の剛性によりリード４４の配線状態が保持される。そして、センサヘッド４２は、後端が爪３１２、３４２に突き当てられた状態で支持面３１ａ、３４ａ間で保持される。

次に、サーミスタ４０Ｂをリアクトル１に取り付ける。図３に示すように、センサ保持部３０（第１基板３１、可撓板３４、第２基板３５）の下部には、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に対して４５°傾斜したガイド面３０ｇが形成されている。また、ガイド板２２４の上端面は、ガイド面３０ｇと平行な傾斜面であるガイド面２２４ｇになっている。ガイド面３０ｇとガイド面２２４ｇとの間には、溝７３ｂに連絡する隙間（通路Ｐ１）が形成されている。また、ガイド面３０ｇに続くセンサ保持部３０（第１基板３１）の下面３１ｂと溝７３ｂと間には、通路Ｐ１と連絡する隙間（終端路Ｐ２）が形成されている。

サーミスタ４０Ｂの取り付けは、リード４４を根元の近くでＪ字状に折り返した状態で行われる。リード４４は、センサヘッド４２の重量を支持できる程度の剛性を有しており、サーミスタ４０Ｂの取り付け工程中、Ｊ字状の折返部４５の形状が維持される。

図３に示すように、センサ保持部３０の第２基板３５とＵ型コアユニット２０Ｂのフランジ部２２３Ｂとの間には、通路Ｐ１につながる空間（隙間）Ｓ３が形成されている。サーミスタ４０Ｂを、センサヘッド４２をフランジ部２２３Ｂ側に向けて、折返部４５から先に、上方から空間Ｓ３内に差し込むと、折返部４５がガイド面２２４ｇに当たる。更にリード４４を押し込むと、折返部４５は、ガイド面２２４ｇに案内されて通路Ｐ１に進入し、やがて通路Ｐ１を通過して（すなわち、ガイド面３０ｇ及び２２４ｇに案内されて）、溝７３ｂの底面７３ｂ１に当たる。更にリード４４を押し込むと、折返部４５は、溝７３ｂの底面７３ｂ１に案内されて終端路Ｐ２に進入して、溝７３ｂの端面７３ｂ２に当たり、更に先へは進めなくなる。次に、サーミスタ４０Ｂのリード４４を引っ張ると、センサヘッド４２の先端が溝７３ｂの端面７３ｂ３に当たる。このとき、サーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２が、溝７３ｂ内の所定の取付位置に配置される。そして、センサヘッド４２が取付位置から動かないように、リード４４を引っ張りながら、フック２２５及びフック２２６に引っ掛けることで、サーミスタ４０Ｂの取り付けが完了する。

最後に、シリコーン樹脂等の充填材を伝熱ケース７０内に流して、充填材を硬化させると、リアクトル１が完成する。

上記の実施形態では、伝熱ケース７０の温度を測定するためのサーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２の全体が、伝熱ケース７０の底面中央に設けられた隆起部７３の頂部に形成された溝７３ｂに収容されるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。以下に、伝熱ケース７０に対するサーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２の取付構造に関する別の２つの実施形態について説明する。なお、以下の第２及び第３実施形態の説明においては、主に上述した第１実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態と共通の構成については、説明を省略する。

（第２実施形態）
図９は本発明の第２実施形態の伝熱ケース２７０の斜視図である。また、図１０は、伝熱ケース２７０にサーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２を取り付けた状態を示す断面図である。第２実施形態の伝熱ケース２７０には、隆起部２７４のＸ軸方向中央部に、上下に延びる角穴である穴２７４ｂが側壁２７２に沿って形成されている。

穴２７４ｂの横断面形状は、センサヘッド４２に対応する矩形状であり、センサヘッド４２よりもわずかに大きい。センサヘッド４２は、その先端側の部分のみが、穴２７４ｂに嵌め込まれている。センサヘッド４２の温度に感度を有する先端部分（感温部）の全体が穴２７４ｂに収容され、穴２７４ｂの側壁により全周を覆われている。また、センサヘッド４２の先端面全体も、穴２７４ｂの底面に近接して対向している。そのため、サーミスタ４０Ｂは、伝熱ケース２７０の温度を正確に測定することができる。

（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態の伝熱ケース３７０の斜視図である。また、図１２は、伝熱ケース３７０にサーミスタ４０Ｂのセンサヘッド４２を取り付けた状態を示す断面図である。第３実施形態の伝熱ケース３７０には、隆起部３７４の中央部に、底板３７１及び側壁３７２に対して約４５°傾いた方向に延びる角穴である穴３７４ｂが形成されている。穴３７４ｂの形状は、第２実施形態の穴２７４ｂと同じ形状である。やはり、センサヘッド４２は、その先端側の部分（感熱部全体を含む）のみが、穴３７４ｂに嵌め込まれる。感熱部の全周及び先端面全体が、穴３７４ｂの側面及び底面に近接して対向している。そのため、サーミスタ４０Ｂは、伝熱ケース３７０の温度を正確に測定することができる。

以上が本発明の実施形態の説明であるが、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば明細書中に記載された一つ以上の実施形態の技術構成の少なくとも一部と周知の技術構成とを適宜組み合わせたものも本発明の実施形態に含まれる。

上記の実施形態では、隆起部７３に溝７３ｂが形成されているが、穴２７４ｂ（第２実施形態）や穴３７４ｂ（第３実施形態）を隆起部７３に形成してもよい。また、溝７３ｂを隆起部２７４に形成してもよい。また、溝７３ｂを隆起部７３の頂部ではなく、湾曲面７３ａに設けても良い。また、隆起部７３や隆起部２７４、３７４を設けずに、伝熱ケースの底面（伝熱板の上面）や側壁の平坦面に直接凹部（溝、穴）を形成してもよい。

また、上記の実施形態では、コイルの温度を測定するサーミスタ４０Ａ及びケースの温度を測定するサーミスタ４０Ｂ（４０Ｃ、４０Ｄ）が一つずつ設けられているが、サーミスタ４０Ａ及びサーミスタ４０Ｂ（４０Ｃ、４０Ｄ）の一つ以上を複数設けてもよい。また、サーミスタ４０Ａ及び４０Ｂ（４０Ｃ、４０Ｄ）に加えて、コアの温度を測定するサーミスタ４０を設けても良い。

上記の実施形態では、角柱状のセンサヘッド４２の外形に合わせて、溝７３ｂや穴２７４ｂ、３７４ｂが角溝又は角穴となっているが、例えばセンサヘッド４２が円柱状であれば、丸溝や丸穴とすることが望ましい。

上記の各実施形態では、温度センサとしてサーミスタが使用されているが、熱電対や白金測温体等の別の種類の温度センサを使用することもできる。また、温度センサ以外の各種センサ（例えば、湿度センサ、ガスセンサ、振動センサ、磁気センサ、電位センサ、音圧センサ等）の取り付けにも本発明を適用することができる。

本実施形態の伝熱ケース７０はアルミニウム合金の鋳物であるが、伝熱ケース７０の材料として、マグネシウム合金、鋳鉄、銅合金、その他各種の金属材料を使用することができる。また、比較的に熱伝導性の良好なセラミックスや樹脂、繊維強化プラスチック等の複合材料から伝熱ケース７０を形成してもよい。また、伝熱ケース７０の成形方法も、鋳造に限定されず、形状や使用する材質等に応じて、切削加工、鍛造加工、射出成形、その他の各種成形方法を採用することができる。

上記の実施形態では、伝熱ケース７０内にリアクトル本体１ａの下側の約半分が収容されているが、伝熱ケース７０内に収容されるリアクトル本体１ａの割合は０〜１００％の範囲で任意に定めることができる。例えば、伝熱ケース７０に替えて略平板状の伝熱プレートを採用し、伝熱プレート上にリアクトル本体１ａを載置する構成としてもよい。

上記の実施形態では、コイル１０に平角線のエッジワイズコイルが使用されているが、本発明はこの構成に限定されない。他の種類の導線（例えば、丸線やリボン線）や、他の巻き方（例えば、平角α積層巻き、整列積層巻、ハニカム巻き、スパイダー巻き等）を採用してもよい。

上記の実施形態は、本発明をリアクトルに適用した一例であるが、本発明はリアクトルに限らず、例えば、トランス等の別の種類のコイル装置に適用することができる。

上記の実施形態では、２つのＵ型コアを組み合わせた環状のＯ型コアが使用されているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、Ｉ型コア、Ｅ型コアとＩ型コアを組み合わせたＥＩ型コア、２つのＥ型コアを組み合わせたＥＥ型コア等の他の形状のコア（磁心）を使用した構成としてもよい。また、本発明は、コアを有しないコイル装置（空芯コイル）にも適用することができる。

上記の実施形態の伝熱ケース（伝熱部材）は、リアクトル本体で発生した熱を外部冷却装置に伝達する部材であるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コイル装置の熱を外気や外部の冷却液等の流体中に放散する放熱部材も伝熱部材に含まれる。

１ リアクトル
１ａ リアクトル本体
１０ コイル
２０ コアモジュール
４０ サーミスタ
５０ 伝熱ケース
７３ｂ 溝
２７０ 伝熱ケース
２７４ｂ 穴
３７０ 伝熱ケース
３７４ｂ 穴

Claims (15)

1. コイルと、
   前記コイルの熱を外部に伝える伝熱部材と、
   前記伝熱部材の温度を検出する温度センサと、
   を備え、
   前記伝熱部材に、前記温度センサの検出部を収容する凹部が形成された、
   コイル装置。
2. 前記凹部が溝であり、
   前記検出部が前記溝に沿って延びる柱状である、
   請求項１に記載のコイル装置。
3. 前記検出部の全体が前記凹部に収容された、
   請求項２に記載のコイル装置。
4. 前記凹部が穴であり、
   前記検出部の先端部が前記穴に嵌め込まれた、
   請求項１に記載のコイル装置。
5. 前記コイルが直線コイルを含む、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイル装置。
6. 前記伝熱部材が、受熱面が形成された伝熱板を有し、
   前記コイルが、
   該コイルの外周面が前記伝熱板の受熱面と近接して対向するように、該コイルの軸を前記受熱面と平行に向けて配置された、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のコイル装置。
7. 前記伝熱板が、その底面から突出して、前記コイルに沿って該コイルの軸方向に延びる隆起部を有し、
   前記隆起部に、前記コイルの湾曲した外周面と略平行な湾曲面が形成され、
   前記凹部が前記隆起部に形成された、
   請求項６に記載のコイル装置。
8. 前記受熱面が平坦面であり、
   前記コイルが、導線が矩形状に巻かれた矩形コイルを含み、
   前記矩形コイルの外周面の前記受熱面と近接して対向する部分が平面状であり、
   前記矩形コイルの角部に、前記湾曲した外周面が形成された、
   請求項７に記載のコイル装置。
9. 前記凹部が、前記コイルに沿って延びる溝であり、
   柱状の前記検出部が前記溝に沿って配置された、
   請求項７又は請求項８に記載のコイル装置。
10. 前記コイルが、前記伝熱板と平行に並べて配置された一対の直線コイルを備え、
    前記隆起部には、前記一対の直線コイルの隣り合う湾曲した外周面とそれぞれ略平行な一対の湾曲面が形成され、
    前記凹部が前記隆起部の頂部に形成された、
    請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のコイル装置。
11. 前記伝熱部材が、前記伝熱板の周縁部に直立する枠状の側壁を有して略箱形に形成され、
    前記隆起部が、前記伝熱板の周縁部において、該伝熱板と前記側壁とを連結するように形成され、
    前記凹部が前記湾曲面に形成された、
    請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のコイル装置。
12. 前記凹部が、前記側壁に沿って形成された、
    請求項１０に記載のコイル装置。
13. 前記凹部が、前記湾曲面に垂直に形成された、
    請求項１０に記載のコイル装置。
14. 前記コイルの温度を検出する第２温度センサを備えた、
    請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のコイル装置。
15. リアクトルである、
    請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のコイル装置。

Images