JP2019036609A - リアクトル冷却構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 リアクトルを冷却する性能が高く且つ小型化を図るのに有効なリアクトル冷却構造を提供する。【解決手段】 リアクトル冷却構造１０は、いずれも通電により磁束を発生するコイル１７を有し互いに積層された複数のリアクトル１１と、複数のリアクトル１１を冷却する冷却部２０と、を備え、複数のリアクトル１１のそれぞれの外装部１２は、これら複数のリアクトル１１の積層方向である第１方向Ｘの両側にコイル１７の放熱のための放熱面１３を有し、冷却部２０は、外装部１２の放熱面１３を冷媒で直接冷却するための冷却流路２４を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、リアクトルを冷却するための構造に関する。
下記の特許文献１には、複数のリアクトルを備えた電力変換器が開示されている。この電力変換器では、複数のリアクトルが互いに積層されており、その積層方向の両側にそれぞれ、熱伝導率の高い材料からなる放熱器が配置されている。これにより、複数のリアクトルのそれぞれで発生した熱が各リアクトルの両側から放熱器を介して外部に放熱される。また、リアクトルを冷却する性能を高めるために、この放熱器に冷媒が流れる冷媒流路が設けられる。
特開２０１６−１９７９８７号公報
しかしながら、上記のような電力変換器の場合、複数のリアクトルの積層方向の両側に放熱器自体やそれに付随する部材を配置するための配置スペースを確保する必要があり、電力変換器を小型化するのが難しい。また、この種の電力変換器の設計に際しては、近年の電力変換器の高出力化に伴って、リアクトルを冷却する性能を更に高めたいという要請がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、リアクトルを冷却する性能が高く且つ小型化を図るのに有効なリアクトル冷却構造を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、
いずれも通電により磁束を発生するコイル（１７）を有し互いに積層された複数のリアクトル（１１）と、
上記複数のリアクトルを冷却する冷却部（２０）と、
を備え、
上記複数のリアクトルのそれぞれの外装部（１２）は、これら複数のリアクトルの積層方向（Ｘ）の両側に上記コイルの放熱のための放熱面（１３）を有し、
上記冷却部は、上記外装部の上記放熱面を冷媒（Ｗ）で直接冷却するための冷却流路（２４）を有する、リアクトル冷却構造（１０，１１０，２１０）、
にある。
上記のリアクトル冷却構造において、各リアクトルの外装部の放熱面が冷媒で直接冷却される。この場合、冷却部の冷却流路を流れる冷媒が外装部の放熱面に直に接する。即ち、外装部の放熱面と冷却流路を流れる冷媒との間に別部材が介在しない。このため、外装部の放熱面と冷媒との間に別部材が介在するような構造に比べて、リアクトルを冷却する性能を高めることができる。この性能を高めるためにリアクトルの外装部を加圧して冷却部に押し付けることも不要になる。
また、外装部の放熱面と冷媒との間に別部材が介在しない分だけ積層方向の寸法を小さく抑えることができる。
以上のごとく、上記態様によれば、リアクトルを冷却する性能が高く且つ小型化を図るのに有効なリアクトル冷却構造を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
実施形態１にかかる電力変換装置を模式的に示す平面図。 図１中の半導体積層ユニットを半導体モジュールの積層方向から視た図。 図１の電力変換装置のインバータ回路図。 実施形態１のリアクトル冷却構造の斜視図。 図４中のリアクトルをその積層方向から視た図。 図４のリアクトル冷却構造の部分的な分解斜視図。 図４のVII−VII線矢視断面図。 図７のVIII−VIII線矢視断面図。 実施形態２のリアクトル冷却構造の部分断面図。 実施形態３のリアクトル冷却構造のリアクトルの斜視図。
以下、リアクトルを冷却するための冷却構造の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、複数のリアクトルの積層方向である第１方向を矢印Ｘで示し、且つ複数のリアクトルとともに電力変換装置を構成する複数の半導体モジュールの積層方向であり且つ第１方向Ｘと直交する第２方向を矢印Ｙで示し、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの両方に直交する第３方向を矢印Ｚで示すものとする。
（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１にかかる電力変換装置１は、ケース１ａ内に半導体積層ユニット２と、複数のリアクトル１１、コンデンサ６及びコンバータ７（図３参照）を含む電子部品と、制御回路基板８と、を備えている。この電力変換装置１は、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載され、直流の電源電力を駆動用モータの駆動に必要な交流電力に変換するインバータとして用いられる。
半導体積層ユニット２は、複数の半導体モジュール３と、いずれも冷媒が流れる複数の冷却管５ａを有する冷却器５と、を備えている。この半導体積層ユニット２において、複数の半導体モジュール３と複数（図１では９つ）の冷却管５ａとが第２方向Ｙに交互に積層配置されている。即ち、各半導体モジュール３は、２つの冷却管５ａによって第２方向Ｙの両側面から挟持されている。
図２に示されるように、半導体モジュール３は、直流電力を交流電力に変換するＩＧＢＴ等の半導体素子４を内蔵している。この半導体モジュール３には、制御回路基板８に電気的に接続された複数（図２では５つ）の制御端子４ａと、電力供給用のパワー端子４ｂと、が設けられている。制御回路基板８は、パワー端子４ｂから半導体モジュール３に供給された直流電力を交流電力に変換するために、半導体素子４のスイッチング動作を制御するように構成されている。
冷却器５は、流入管５ｂを通じて流入した冷媒が複数の冷却管５ａに分岐して流通した後に合流して流出管５ｃを通じて流出するように構成されている。このため、半導体モジュール３で生じた熱が冷却管５ａを流れる冷媒側へと移動することによって、半導体モジュール３が冷却される。
この冷却器５で使用する冷媒として、例えば、水やアンモニア等の自然冷媒、エチレングリコール系の不凍液を混入した水、フロリナート（登録商標）等のフッ化炭素系冷媒、ＨＣＦＣ１２３、ＨＦＣ１３４ａ等のフロン系冷媒、メタノール、アルコール等のアルコール系冷媒、アセトン等のケトン系冷媒等を用いることができる。
図１に示されるように、複数（図１では４つ）のリアクトル１１は、互いに第１方向Ｘ（以下、「リアクトル１１の積層方向Ｘ」ともいう。）に積層されている。各リアクトル１１は、インダクタを利用して電気エネルギーを磁気エネルギーに変換する機能を有する電子部品であり、通電により磁束を発生するコイル（後述のコイル１７）を有する。４つのリアクトル１１は、半導体モジュール３とともに電力変換装置１のインバータ回路（後述のインバータ回路３０）を、より具体的には半導体モジュール３への入力電圧を昇圧するための昇圧回路の一部を構成している。
本実施形態では、半導体モジュール３に内蔵されている半導体素子４が、リアクトル１１の積層方向Ｘと直交する平面、即ち第２方向Ｙと第３方向Ｚとによって規定される平面に沿って配置されている。即ち、半導体素子４の素子平面がリアクトル１１の積層方向Ｘと直交している。この場合、リアクトル１１のコイルで発生する磁束のうち、半導体素子４の素子平面と直交する磁束を低減させることができ、これによりこの磁束の影響によって半導体モジュール３が誤動作するのを防ぐことができる。
また、詳細な構造については後述するが、本実施形態の電力変換装置１には、これら４つのリアクトル１１の冷却のためのリアクトル冷却構造１０が設けられている。
コンデンサ６は、入力電圧又は昇圧した電圧を平滑化する機能を有する電子部品である。このコンデンサ６は、直流電力を交流電力に変換する変換回路の一部を構成している。コンバータ７は、直流電源の電圧を降圧する機能を有する電子部品である。
図３に示されるように、電力変換装置１のインバータ回路３０において、各半導体モジュール３に内蔵されている半導体素子４のスイッチング動作（オンオフ動作）が制御回路基板８によって制御されて、直流電源である電源Ｂ１の直流電力が交流電力に変換される。
本実施形態では、リアクトル１１及び半導体モジュール３ａによって、インバータ回路３０の昇圧部３０ａが構成されている。この昇圧部３０ａは、電源Ｂ１の電圧を昇圧する機能を有する。なお、図３では、説明の便宜上、この昇圧部３０ａを１つのみ記載しているが、実際は、図１中のリアクトル１１の数に応じて、４つの昇圧部３０ａが並列接続されている。
一方で、コンデンサ６及び半導体モジュール３ｂによって、インバータ回路３０の変換部３０ｂが構成されている。この変換部３０ｂは、昇圧部３０ａで昇圧された後の直流電力を交流電力に変換する機能を有する。変換部３０ｂで得られた交流電力によって、車両走行用の三相交流モータＭが駆動される。
なお、図３では、インバータ回路３０が２つの変換部３０ｂを備え、これに応じて２つの三相交流モータＭが駆動される場合について記載しているが、これに代えて変換部３０ｂの数を１つにし、これに応じて１つの三相交流モータＭが駆動される構造を採用することもできる。
コンバータ７は、電源Ｂ１に接続されており、この電源Ｂ１の電圧を降圧して、電源Ｂ１よりも低圧の補助バッテリＢ２を充電するのに用いられる。補助バッテリＢ２は、車両に搭載される各種機器の電源として使用される。
なお、上記のインバータ回路３０を構成する各要素の数や配置については、図３に示されるものに限定されるものではなく、必要に応じて適宜に変更が可能である。
次に、図４〜図８を参照しながら、リアクトル冷却構造１０について説明する。
図４に示されるように、リアクトル冷却構造１０は、４つのリアクトル１１と、これら
４つのリアクトル１１を冷却する冷却部２０と、を備えている。
なお、リアクトル１１の積層数は４つに限定されるものではなく、その積層数は必要に応じて適宜に設定することができる。
図４及び図５に示されるように、各リアクトル１１は、その積層方向Ｘである前後について、また第２方向Ｙである左右についていずれも略対称形状をなすように構成されている。
図５に示されるように、各リアクトル１１は、通電により磁束を発生するコイル１７を有する。コイル１７は、導線が巻軸方向Ｄに延在する巻軸Ｏのまわりに巻き回された巻線部１７ａと、この巻線部１７ａの両端部である一対の外部接続端子１７ｂ，１７ｂと、を有する筒状の空芯コイルである。この場合、コイル１７の巻軸方向Ｄは、リアクトル１１の積層方向Ｘと一致している。このコイル１７は、一対の外部接続端子１７ｂ，１７ｂを介して電源Ｂ１（図３参照）に接続されるように構成されている。
コイル１７の外部接続端子１７ｂは、リアクトル１１の上面側から上方へ突出している。ここで、図６に示されるように、一方の外部接続端子１７ｂの突出位置をＰとしたとき、各コイル１７におけるこの外部接続端子１７ｂの突出位置Ｐは、いずれも積層方向Ｘに沿って延びる仮想直線Ｌを通る。即ち、１つのコイル１７は、この外部接続端子１７ｂがリアクトル１１の積層方向Ｘについて別のコイル１７の外部接続端子１７ｂと重なる位置から突出するように構成されている。本構成によれば、複数のリアクトル１１を積層した構造において、各リアクトル１１のコイル１７の外部接続端子１７ｂを容易に接続することが可能になる。
なお、本構成に関連して、例えば外部接続端子１７ｂの接続のし易さを考慮する必要性が低い場合には、各コイル１７の外部接続端子１７ｂの突出位置Ｐが仮想直線Ｌから外れていてもよい。
また、上記の外部接続端子１７ｂの突出位置Ｐは、リアクトル１１の積層方向Ｘについて後述のシール部１９から距離ｄを隔てて離間している。即ち、コイル１７は、この外部接続端子１７ｂがリアクトル１１の積層方向Ｘについてシール部１９から離間した位置から突出するように構成されている。本構成によれば、隣接する２つのリアクトル１１を積層方向Ｘに密着させて接合するときにシール部１９に生じる応力が、コイル１７の外部接続端子１７ｂに伝わりにくい。
なお、本構成に関連して、例えばシール部１９に生じる応力を考慮する必要性が低い場合には、シール部１９から外部接続端子１７ｂの突出位置Ｐまでの距離を短くすることもできる。
４つのリアクトル１１はそれぞれ、その外郭を形成する外装ケースとしての外装部１２を有する。この外装部１２は、リアクトル１１の積層方向Ｘの両側にコイル１７の放熱のための放熱面１３を有する。この放熱面１３は、平坦面であってもよいし、或いは冷媒との接触面積を増やすための放熱フィンが設けられてなる凹凸面であってもよい。
外装部１２は、略直方体形状をなし、その短辺１２ａに沿った短辺方向が放熱面１３に直交する方向であり、４つのリアクトルは、外装部１２の短辺方向を積層方向Ｘとして互いに積層されている。この場合、外装部１２の放熱面１３が、短辺１２ａ以外の辺で構成される相対的に広い面に設けられる。従って、別の面に放熱面１３を設ける場合と比べるとこの放熱面１３の面積を増やすことができ、冷媒との間での熱交換に有利である。
各リアクトル１１の外装部１２においてコイル１７の内側及び外周に磁性粉末混合樹脂からなるコア１８が充填されている。即ち、コイル１７及びコア１８は、互いに一体化された状態で外装部１２に収容されている。この場合、コイル１７及びコア１８は、互いに一体化された後で外装部１２に収容されてもよいし、或いはインサート成形によって外装部１２内に配置されてもよい。
４つのリアクトル１１はいずれも、外装部１２の短辺方向（リアクトル１１の積層方向Ｘ）とコイル１７の巻軸方向Ｄとが直交するように構成されている。本構成によれば、外装部１２の放熱面１３がコイル１７の巻線部１７ａの側面に対向するように配置されるため、コイル１７を巻線部１７ａの径方向外方から効率的に冷却することができる。
外装部１２は、熱伝導性を有する樹脂材料、即ち熱伝導率が相対的に高い樹脂材料からなる。樹脂材料からなる外装部１２を使用することによって、リアクトル１１のコストを、例えば金属材料を用いる場合に比べて低く抑えることができる。また、外装部１２に熱伝導率が相対的に高い樹脂材料を使用することによって、コイル１７の冷却のための放熱性能を高めることができる。
なお、熱伝導性を有する樹脂材料として、典型的には、熱伝導性フィラーを含有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やナイロン樹脂などを用いることができる。
図６に示されるように、冷却部２０は、リアクトル１１の外装部１２と、第１蓋部材２１と、第２蓋部材２２と、によって構成されている。
４つの外装部１２のうち隣接する２つの外装部１２は、一方の外装部１２の接合面１４と他方の外装部１２の接合面１４とがシール部１９を介して互いに接合されるように構成されている。シール部１９は、冷媒に対する液シール性に優れた部品や素材などからなる。本構成によれば、隣接する２つの外装部１２は、接合面１４同士の面接触を用いて固定されるため固定時の剛性が向上する。
また、接合面１４同士の接合によって、外装部１２の放熱面１３に対向する位置に、この放熱面１３を冷媒で直接冷却するための冷却流路２４が形成される。この冷却流路２４は、対向する２つの放熱面１３によって区画されるように構成されている。この冷却流路２４は、隣接する２つの外装部１２によって形成された閉流路である。本構成によれば、両方の放熱面１３の間に別部材を追加することなく冷却流路２４を形成することができる。
この冷却流路２４では、冷媒が外装部１２の放熱面１３に直に接する。本実施形態では、前述の冷却器５で使用している冷媒と同じ冷媒がこの冷却流路２４にも流れるようになっている。
第１蓋部材２１は、平板状の部材であり、４つの外装部１２のうちリアクトル１１の積層方向Ｘの一端側に位置する一端側外装部１２の接合面１４にシール部１９を介して接合される。この接合によって、一端側外装部１２の片方の開口部分が第１蓋部材２１によって覆われるとともに、一端側外装部１２の放熱面１３と第１蓋部材２１との間に、この放熱面１３を冷媒で直接冷却するための冷却流路２４が形成される。
この第１蓋部材２１は、いずれもこの部材に貫通状に設けられた流入管２１ａ及び流出管２１ｂを備えている。これら流入管２１ａ及び流出管２１ｂは、第２方向Ｙについて所定距離を隔てて互いに離間し、且ついずれもリアクトル１１の積層方向Ｘに延在するパイプ状の部材として構成されている。このため、流入管２１ａを通じて冷却部２０に冷媒が流入し、流入管２１ａを通じて冷却部２０から冷媒が流入する。
第２蓋部材２２は、第１蓋部材２１と同様に平板状の部材である一方で、流入管２１ａ及び流出管２１ｂのような部材を備えていない。この第２蓋部材２２は、４つの外装部１２のうちリアクトル１１の積層方向Ｘの他端側に位置する他端側外装部１２の接合面１４にシール部１９を介して接合される。この接合によって、他端側外装部１２の片方の開口部分が第２蓋部材２２によって覆われるとともに、他端側外装部１２の放熱面１３と第２蓋部材２２との間に、この放熱面１３を冷媒で直接冷却するための冷却流路２４が形成される。
本実施形態では、各外装部１２は、第２方向Ｙの両側に冷却流路２４に連通する連通穴１５，１６を有する。連通穴１５，１６は、各外装部１２においてリアクトル１１の積層方向Ｘに貫通形成されている。
図７に示されるように、４つの外装部１２と２つの蓋部材２１，２２がそれぞれ接合されることによって、互いに第１方向Ｘに間隔をあけていずれも第２方向Ｙに延在する５つの並列な冷却流路２４が形成される。
また、各リアクトル１１において、コア１８が外装部１２のうち積層方向Ｘについて放熱面１３と重なる位置にある内壁面１２ｂに接するように構成されている。本構成によれば、外装部１２の内壁面１２ｂにコア１８を密着させることによって、コア１８の熱が外装部１２の内壁面１２ｂから放熱面１３へと移動し易くなり、コア１８を効果的に冷却することができる。
図８に示されるように、４つの外装部１２のそれぞれの連通穴１５は、互いに重なることによって、リアクトル１１の積層方向Ｘに直線状に延びる冷媒導入流路２３を構成している。この冷媒導入流路２３は、流入管２１ａの延長線上に配置されている。このため、流入管２１ａを通じて冷却部２０に流入した冷媒Ｗは、冷媒導入流路２３を第１蓋部材２１側から第２蓋部材２２側へと流れる。
また、４つの外装部１２のそれぞれの連通穴１６は、互いに重なることによって、リアクトル１１の積層方向Ｘに直線状に延びる冷媒導出流路２５を構成している。この冷媒導出流路２５は、流出管２１ｂの延長線上に配置されている。このため、冷媒導出流路２５を第２蓋部材２２側から第１蓋部材２１側へと流れた冷媒Ｗは、流入管２１ａを通じて冷却部２０から流出する。
更に、各外装部１２の連通穴１５及び連通穴１６はともに、対応する冷却流路２４に連通している。即ち、冷媒導入流路２３と冷媒導出流路２５が各冷却流路２４を通じて連通している。この場合、冷媒導入流路２３は、各冷却流路２４へ冷媒Ｗを導入するための流路であり、冷媒導出流路２５は、各冷却流路２４から冷媒Ｗを導出するための流路である。
このため、冷媒導入流路２３の冷媒Ｗは、この冷媒導入流路２３から分岐して各冷却流路２４へ流入する。各冷却流路２４では、外装部１２の放熱面１３が冷媒Ｗに直に接することによって放熱面１３の熱が冷媒Ｗへと移動する。そして、この冷媒Ｗは各冷却流路２４を冷媒導出流路２５に向けて並列的に流れる。
上述のように、外装部１２に連通穴１５，１６を設けることによって、別部材を追加することなく冷媒導入流路２３、並列な冷却流路２４、及び冷媒導出流路２５を形成することができる。このため、部品点数を少なく抑えてコストダウンを図るとともに、リアクトル冷却構造１０を小型化することが可能になる。
次に、実施形態１の作用効果について説明する。
上記のリアクトル冷却構造１０において、各リアクトル１１の外装部１２の放熱面１３が冷媒Ｗで直接冷却される。この場合、冷却部２０の冷却流路２４を流れる冷媒Ｗが外装部１２の放熱面１３に直に接する。即ち、外装部１２の放熱面１３と冷却流路２４を流れる冷媒Ｗとの間に別部材が介在しない。このため、外装部１２の放熱面１３と冷媒Ｗとの間に別部材が介在するような構造に比べて、リアクトル１１を冷却する性能を高めることができる。この性能を高めるためにリアクトル１１の外装部１２を加圧して冷却部２０に押し付けることも不要になる。
また、外装部１２の放熱面１３と冷媒Ｗとの間に別部材が介在しない分だけリアクトル１１の積層方向Ｘの寸法を小さく抑えることができる。
その結果、冷却性能が高く且つ小型化を図るのに有効なリアクトル冷却構造１０を提供することができる。
以下、上記の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。
（実施形態２）
実施形態２のリアクトル冷却構造１１０は、各リアクトル１１の外装部１２の接合面１４の構造が、実施形態１のリアクトル冷却構造１０のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図９には、リアクトル冷却構造１１０について、実施形態１の図７に相当する断面の一部が示されている。図９に示されるように、このリアクトル冷却構造１１０において、積層方向Ｘについて隣接する２つのリアクトル１１は、一方の外装部１２と他方の外装部１２とが接合面１４同士の嵌合によって接合されるように構成されている。即ち、一方の外装部１２の接合面１４に設けられた段差部１２ｃと、他方の外装部１２の接合面１４に設けられた段差部１２ｄと、が嵌まり合うように係合する。
実施形態２のリアクトル冷却構造１１０によれば、隣接する２つの外装部１２が接合面１４同士で嵌合するため、リアクトル１１を強固に保持することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
（実施形態３）
実施形態３のリアクトル冷却構造２１０は、各リアクトル１１におけるコイル１７の配置が、実施形態１のリアクトル冷却構造１０のものと相違している。
その他の構成は、実施形態１と同様である。
図１０に示されるように、このリアクトル冷却構造２１０において、コイル１７の巻線部１７ａの巻軸Ｏは外装部１２の短辺方向（リアクトル１１の積層方向Ｘ）に延在している。この場合、リアクトル１１は、外装部１２の短辺方向とコイル１７の巻軸方向Ｄとが一致するように構成されている。本構成に代えて、巻軸方向Ｄが第２方向Ｙに延在するようにコイル１７を配置することもできる。
実施形態３のリアクトル冷却構造２１０によれば、外装部１２の放熱面１３が、コア１８のうちコイル１７の巻線部１７ａの内側に位置する内側コア部１８ａに対向するように配置されるため、この内側コア部１８ａを効率的に冷却することができる。
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
上記の実施形態では、外装部１２に連通穴１５，１６を設ける場合について例示したが、これに代えて、外装部１２に連通穴１５，１６のいずれか一方のみを設けることもできる。或いは、外装部１２の連通穴１５，１６の両方を省略し、この外装部１２に別部材を取付けることによって連通穴１５，１６に相当する連通穴が形成されるようにすることもできる。
上記の実施形態では、対向する２つの放熱面１３によって冷却流路２４が区画される場合について例示したが、これに代えて、対向する２つの放熱面１３に別の要素を加えて冷却流路２４が区画されるような構造を採用することもできる。
上記の実施形態では、リアクトル１１の外装部１２が熱伝導性を有する樹脂材料からなる場合について例示したが、これに代えて、熱伝導率が相対的に低い樹脂材料のように熱伝導性を殆ど有していない樹脂材料を用いることもできる。この樹脂材料として、典型的には、熱伝導性フィラーを含有しないポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やナイロン樹脂などを用いることができる。
また、樹脂材料が熱伝導性を有する場合と殆ど有していない場合のそれぞれにおいて、当該樹脂材料は、更に電気絶縁性を有するフィラーを含有するのが好ましい。これにより、外装部１２に電気的な絶縁機能を付与することができる。
また、樹脂材料が熱伝導性を有する場合と殆ど有していない場合のそれぞれにおいて、別の手段などによって電気絶縁性を担保できる場合や電気絶縁性を要しない場合には、これに代えて、導電性を有するフィラーを含有する樹脂材料を使用することもできる。
また、金属材料からなる外装部１２を使用することもできる。この場合、金属材料として、典型的には、アルミニウム系材料を用いることができる。熱伝達率の高い金属材料を使用することによって、リアクトル１１と冷却部２０の冷媒との間での熱移動量を増やすことができ、リアクトル１１の冷却効率を高めることができる。
上記の実施形態では、リアクトル１１の外装部１２が略直方体形状をなす場合について例示したが、外装部１２の形状はこれに限定されるものではなく、必要に応じて別の形状を採用することもできる。また、リアクトル１１の外装部１２が略直方体形状をなす場合には、外装部１２の短辺方向をリアクトル１１の積層方向Ｘとする形態に代えて、外装部１２の短辺方向をリアクトル１１の積層方向Ｘと直交する方向とする形態を採用することもできる。
上記の実施形態では、リアクトル１１のコア１８が外装部１２の内壁面１２ｂに接する場合について例示したが、これに代えて、コア１８と外装部１２の内壁面１２ｂとの間に空間が形成された構造を採用することもできる。
上記の実施形態では、半導体モジュール３の半導体素子４がリアクトル１１の積層方向Ｘと直交する平面に沿って配置される場合について例示したが、例えばリアクトル１１のコイル１７で発生する磁束の影響を考慮する必要性が低い場合には、リアクトル１１の積層方向Ｘと直交する平面以外の平面に沿って半導体モジュール３の半導体素子４が配置される構造を採用することもできる。
１ 電力変換装置
３ 半導体モジュール
４ 半導体素子
１０，１１０，２１０ リアクトル冷却構造
１１ リアクトル
１２ 外装部
１２ｂ 内壁面
１３ 放熱面
１４ 接合面
１５，１６ 連通穴
１７ コイル
１７ｂ 外部接続端子
１８ コア
１９ シール部
２０ 冷却部
２３ 冷媒導入流路
２４ 冷却流路
２５ 冷媒導出流路
３０ インバータ回路
Ｂ１ 電源
Ｄ 巻軸方向
Ｗ 冷媒
Ｘ 積層方向

Claims (15)

  1. いずれも通電により磁束を発生するコイル（１７）を有し互いに積層された複数のリアクトル（１１）と、
    上記複数のリアクトルを冷却する冷却部（２０）と、
    を備え、
    上記複数のリアクトルのそれぞれの外装部（１２）は、これら複数のリアクトルの積層方向（Ｘ）の両側に上記コイルの放熱のための放熱面（１３）を有し、
    上記冷却部は、上記外装部の上記放熱面を冷媒（Ｗ）で直接冷却するための冷却流路（２４）を有する、リアクトル冷却構造（１０，１１０，２１０）。
  2. 上記積層方向について隣接する２つのリアクトル（１１）は、それぞれの上記外装部が接合面（１４）において互いに接合され、対向する２つの上記放熱面によって上記冷却部の上記冷却流路が区画されるように構成されている、請求項１に記載のリアクトル冷却構造。
  3. 上記隣接する２つのリアクトルは、一方の上記外装部と他方の上記外装部とが上記接合面同士の嵌合によって接合されるように構成されている、請求項２に記載のリアクトル冷却構造。
  4. 上記隣接する２つのリアクトルは、一方の上記外装部の上記接合面と他方の上記外装部の上記接合面とがシール部（１９）を介してシールされるように構成されている、請求項２または３に記載のリアクトル冷却構造。
  5. 上記コイルは、電源（Ｂ１）との接続のための外部接続端子（１７ｂ）を有し、上記外部接続端子（１７ｂ）が上記積層方向について上記シール部から離間した位置から突出するように構成されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  6. 上記コイルは、電源（Ｂ１）との接続のための外部接続端子（１７ｂ）を有し、上記外部接続端子が上記積層方向について別の上記コイルの上記外部接続端子と重なる位置から突出するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  7. 上記外装部は、上記冷却流路に連通する連通穴（１５，１６）を有し、上記連通穴は、上記冷却流路へ冷媒（Ｗ）を導入するための冷媒導入流路（２３）と、上記冷却流路から冷媒（Ｗ）を導出するための冷媒導出流路（２５）と、の少なくとも一方を構成している、請求項１〜６のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  8. 上記外装部は、樹脂材料からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  9. 上記樹脂材料は、熱伝導性を有する、請求項８に記載のリアクトル冷却構造。
  10. 上記外装部は、金属材料からなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  11. 上記外装部は、略直方体形状をなし、その短辺に沿った短辺方向が上記放熱面に直交する方向であり、上記複数のリアクトルは、上記外装部の上記短辺方向を上記積層方向として互いに積層されている、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  12. 上記複数のリアクトルはいずれも、上記外装部の上記短辺方向と上記コイルの巻軸方向（Ｄ）とが直交するように構成されている、請求項１１に記載のリアクトル冷却構造。
  13. 上記複数のリアクトルはいずれも、上記外装部の上記短辺方向と上記コイルの巻軸方向（Ｄ）とが一致するように構成されている、請求項１２に記載のリアクトル冷却構造。
  14. 上記外装部において上記コイルの内側及び外周に磁性粉末混合樹脂からなるコア（１８）が充填されており、上記コアが上記外装部のうち上記積層方向について上記放熱面と重なる位置にある内壁面（１２ｂ）に接するように構成されている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
  15. 上記リアクトルは、上記積層方向と直交する平面に沿って配置される半導体素子（４）を内蔵した半導体モジュール（３）とともに、電力変換装置（１）のインバータ回路（３０）を構成している、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のリアクトル冷却構造。
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