JP2021048216A - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】強度を維持しつつ、放熱性を向上させることができるリアクトルを提供する。【解決手段】リアクトル１００は、コアと、コアを被覆する第１の樹脂部材２と、第１の樹脂部材２を被覆するとともに、リアクトル１００を構成する部材を被覆し一体に成形させる第２の樹脂部材４と、を備える。第１の樹脂部材２の熱伝導性は、第２の樹脂部材４の熱伝導性よりも高い。【選択図】図１

Description

本発明は、二重モールド構造のリアクトルに関する。

リアクトルは、ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車の駆動システム等をはじめ、種々の用途で使用されている。例えば、車載用の昇圧回路に用いられるリアクトルとして、環状コアの周囲を樹脂によるモールド成型等によって被覆し、その外周にコイルを巻回したものが知られている。コイルは外部機器と電気的に接続しており、コイルに電流が流れることによりリアクトルが発熱する。リアクトルに発生した熱は、リアクトルの外部に放出する必要がある。

この種のリアクトルにおいては、ケースを使用しない二重モールド構造のリアクトルが知られている。二重モールド構造のリアクトルとは、コアやコイル等の部材を樹脂で被覆する１次モールドした後、１次モールドした部材やその他リアクトルを構成する部材を樹脂で被覆する２次モールドによって一体成形されたリアクトルである。

再表２０１７／１５５０１０号公報

このような二重モールド構造のリアクトルにおいては、各種部材が樹脂で覆われているため、樹脂を介してリアクトルの熱を放出する必要がある。そのため、樹脂の種類としては、熱伝導性の高い樹脂を使用することが望まれる。もっとも、熱伝導性の高い樹脂は、流動性が悪く、成形性が良くないため、ウェルド部が形成されやすく、リアクトルの強度を低下させる虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、強度を維持しつつ、放熱性を向上させることができるリアクトルを提供することにある。

本発明のリアクトルは、コアと、前記コアを被覆する第１の樹脂部材と、前記第１の樹脂部材を被覆するとともに、リアクトルを構成する部材を被覆し一体に成形させる第２の樹脂部材と、を備え、前記第１の樹脂部材の熱伝導性は、前記第２の樹脂部材の熱伝導性よりも高いこと、を特徴とする。

本発明によれば、強度を維持しつつ、放熱性を向上させることができるリアクトルを得ることができる。

実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。 コアを被覆した第１の樹脂部材の斜視図である。 実施形態に係るリアクトルの底面図である。

（実施形態）
（構成）
本実施形態に係るリアクトルについて図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るリアクトルの全体構成を示す斜視図である。図２は、コアを被覆した第１の樹脂部材の斜視図である。図３は、本実施形態に係るリアクトルの底面図である。

リアクトル１００は、電気エネルギーを磁気エネルギーに変換して蓄積及び放出する電磁気部品であり、電圧の昇降圧等に使用される。本実施形態のリアクトル１００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リアクトルである。リアクトル１００は、図１及び図２に示すように、コア１、第１の樹脂部材２、コイル３、第２の樹脂部材４、バスバー５、センサ６及び締結部７を備える。リアクトル１００は、コア１を第１の樹脂部材２で被覆させる１次モールドを行ったうえで、第１の樹脂部材２で被覆されたコア１と、コイル３と、バスバー５と、センサ６と、締結部７が第２の樹脂部材４で２次モールドされ一体成形された、所謂、二重モールド構造のリアクトルである。

コア１は、圧粉磁心等の磁性体から成る。コア１は、２つの略Ｕ字型形状のコアの端部を接合することで、環状形状を有する。第１の樹脂部材２は、図２に示すように、コア１を被覆する。本実施形態では、第１の樹脂部材２はコア１のみを被覆している。

第１の樹脂部材は、樹脂とフィラーとを含有した材料から成る。樹脂の種類としては、例えば、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）等が挙げられる。また、フィラーの種類としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の熱伝導性フィラーを挙げることができる。このフィラーの含有量を多くすることで、熱伝導性を高めることができる。第１の樹脂部材２のフィラーの含有量は、第２の樹脂部材４より多い。即ち、第１の樹脂部材２の熱伝導性は、第２の樹脂部材４よりも高い。

第１の樹脂部材２には、２つのコイル３が装着される。即ち、第１の樹脂部材２によって、コア１とコイル３の絶縁を図る。２つのコイル３は、巻軸方向が平行となるように隙間を介して横並びに配置される。

バスバー５は、板状体の銅やアルミニウム等の導電性部材からなる。バスバー５の一方端部はコイル３の端部と接続し、他方端部は不図示の外部機器の端子と接続する。これによって、バスバー５を介して外部機器とコイル３が電気的に接続される。外部機器から電力供給されると、コイル３に電流が流れ、磁束が発生し、コア１内に閉じた磁気回路が形成される。

センサ６は、リアクトル１００の状態を検出する。本実施形態では、センサ６は、温度センサであり、リアクトル１００の温度を検出する。センサ６は、コイル３間に配置される。締結部７は、リアクトル１００を設置対象物に固定する。締結部７は、ボルト等が挿入されるネジ孔とリング状のカラー７１を有する。

第２の樹脂部材４は、第１の樹脂部材２に被覆されたコア１と、コイル３、バスバー５、センサ６及びカラー７１といったリアクトル１００を構成する部材を一体に成形する。第２の樹脂部材４によって、リアクトル１００を構成する各部材は固定される。つまり、一体に成形するとは、リアクトルを構成する各部材を固定することを意味する。第２に樹脂部材４は、樹脂とフィラーとを含有した材料から成る。樹脂及びフィラーの種類は、第１の樹脂部材２と同様のものを用いることができる。もっとも、第２の樹脂部材４のフィラーの含有量は、第１の樹脂部材２の含有量より少ない。なお、リアクトル１００を構成する部材とは、本実施形態の部材に限定されず、リアクトルを構成するために必要な部材を適宜選択することができる。

なお、図３に示すように、コイル３の底面は第１の樹脂部材２及び第２の樹脂部材４に覆われておらず、露出している。コイル３の底面の下部には不図示の放熱シート等の放熱部材が配置され、コイル３の底面と放熱部材が接触している。そのため、リアクトル１００の熱は、放熱部材を介してリアクトル１００の外部に放出される。

第２の樹脂部材４は、第１の樹脂部材２と比較してフィラーの含有量が少ないため、流動性が良い。そのため、複雑な形状を有するコイル３や複数の部材を一体に成形しても、ウェルド部やクラックの発生を抑制できる。また、コイル３及びバスバー５の溶接面を位置合わせした状態で第２の樹脂部材４によって一体に成形されるので、溶接作業を容易に行うことができる。さらに、コイル３とカラー７１を第２の樹脂部材４によって一体に成形することで、コイル３の底面とカラー７１の下面を正確に設定することができる。そのため、コイル３の底面とリアクトル１００の設置面を一定に保つことができるため、コイル３の底面と放熱部材との接触の度合いが異なり、製品によって放熱性がばらつくことを抑制できる。

（作用）
本実施形態のリアクトル１００は、第１の樹脂部材２がコア１のみを被覆し、第１の樹脂部材２によって被覆されたコア１と、コイル３と、バスバー５と、センサ６と、カラー７１が第２の樹脂部材４で一体に成形されている。そして、第１の樹脂部材２のフィラーの含有量は、第２の樹脂部材４よりも多く、第１の樹脂部材２の方が熱伝導性が高い。

一般に、フィラーを多く含有させた樹脂の方が強度が弱くなり、特に、モールド成型時に樹脂が合流することで形成されるウェルド部の強度が弱くなる。そして、フィラーを多く含有させた樹脂は流動性が悪くなるため、ウェルド部がより形成されやすい。このウェルド部はクラックが生じやすい。クラックが生じるとリアクトルの強度が低下するとともに、リアクトルの特性の悪化を招く虞がある。

本実施形態では、１次モールドにおいては、フィラーの含有量が多い第１の樹脂部材２は、コア１のみを被覆している。即ち、フィラーの含有量の多い樹脂の使用量は少ない。そのため、ウェルド部の形成を抑制することができる。

また、モールド成型時のインサート部品が増えるほど、又、インサート部品の形状に凹凸があるなど複雑な形状であるほど、樹脂の流路が増加するので、ウェルド部が形成されやすい。例えば、コイルの場合、電線を巻く際に平坦に巻くことは困難であり、表面には凹凸が生じやすく、また、ターン間も樹脂の流路となるため、ウェルド部が形成されやすい。しかし、本実施形態では、第１の樹脂部材２が被覆しているのは、略Ｕ字型形状のコア１のみであり、インサート部品が少なく、被覆している部材も凹凸も少ない単純な形状のコア１のみである。そのため、ウェルド部の発生を抑制することができ、リアクトル１００の強度を向上させることができる。なお、単純な形状のコアとは、Ｕ字型形状のコアだけでなく、例えば、Ｃ字型コア、Ｊ字型コア、Ｅ字型コア、Ｉ字型コア、ブロックコア等を挙げることができる。

そして、コア１を被覆する第１の樹脂部材２は、熱伝導性が高い。よって、コア１の熱を第１の樹脂部材２を介して効率良く外部に放出することができ、リアクトル１００の放熱性が向上する。特に、本実施形態では、コイル３の底面は、第２の樹脂部材４に覆われておらず露出し、コイル３の底面は放熱部材と接触している。よって、コア１の熱を第１の樹脂部材２、コイル３を介して、より効率良く放熱部材に伝達させることができるので、放熱性を更に向上させることができる。

また、２次モールドにおいては、第１の樹脂部材２で覆われたコア１、コイル３、バスバー５、センサ６及びカラー７１が、第１の樹脂部材２よりもフィラーの含有量が少ない第２の樹脂部材４によって一体に成形されている。換言すれば、より強度の高い第２の樹脂部材４で一体成形されている。そのため、ウェルド部の形成を抑制できるとともに、リアクトル１００の強度を維持することができる。

以上のとおり、本実施形態のリアクトル１００は、リアクトル１００の強度を維持させつつ、放熱性の向上を図ることができる。また、放熱性が向上することによって、コア１やコイル３を小型化することができるので、リアクトル１００の小型化を図ることができる。

（効果）
本発明のリアクトル１００は、コア１と、コア１を被覆する第１の樹脂部材２と、第１の樹脂部材２を被覆するとともに、リアクトル１００を構成する部材を一体に成形させる第２の樹脂部材４と、を備える。第１の樹脂部材２の熱伝導性は、第２の樹脂部材４の熱伝導性よりも高い。このように、リアクトル１００は、１次モールドにおいては熱伝導性の高い第１の樹脂部材２を用いてコア１を被覆し、２次モールドにおいて第１の樹脂部材よりも熱伝導性が低い、即ち、強度が高い第２の樹脂部材４を用いて、リアクトル１００の構成部材が一体に成形されている。

これにより、第１の樹脂部材２によって、効率良くリアクトル１００の熱を外部に放出できるとともに、第２の樹脂部材４によってリアクトル１００の強度を維持することができる。

また、第１の樹脂部材２は、コア１のみを被覆している。熱伝導性の高い樹脂は、流動性が悪化するため、インサート部品が多くなると、ウェルド部が形成されやすく、リアクトル１００の強度が低下する。本実施形態では、熱伝導性の高い第１の樹脂部材２によって被覆されているのは、コア１のみである。これにより、ウェルド部の形成を抑制することができ、リアクトル１００の強度を向上させることができる。

第１の樹脂部材２に被覆されたコア１に装着されたコイル３を更に備え、第２の樹脂部材４は、コイル３を被覆し、コイル３の底面は、第２の樹脂部材４から露出している。これにより、コア１の熱を第１の樹脂部材２及びコイル３を介してリアクトル１００の外部に効率良く放出することができるので、リアクトル１００の放熱性が向上する。

第１の樹脂部材２のフィラーの含有量は、第２の樹脂部材４よりも多い。フィラーを多く含有させると、熱伝導性が向上する一方、流動性が悪化するためウェルド部が形成されやすく強度が低下する虞がある。本実施形態では、フィラーを多く含有する第１の樹脂部材２は、単純形状のコア１のみを被覆しているので、ウェルド部の形成を抑制できるとともに、コア１の熱を熱伝導性の高い第１の樹脂部材２を介して効率良くリアクトル１００の外部に放出することができ、リアクトル１００の放熱性が向上する。

（他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。上記のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ リアクトル
１ コア
２ 第１の樹脂部材
３ コイル
４ 第２の樹脂部材
５ バスバー
６ センサ
７ 締結部
７１ カラー

Claims (4)

1. コアと、
   前記コアを被覆する第１の樹脂部材と、
   前記第１の樹脂部材を被覆するとともに、リアクトルを構成する部材を被覆し一体に成形させる第２の樹脂部材と、
   を備え、
   前記第１の樹脂部材の熱伝導性は、前記第２の樹脂部材の熱伝導性よりも高いこと、
   を特徴とするリアクトル。
2. 前記第１の樹脂部材は、前記コアのみを被覆していること、
   を特徴とする請求項１に記載のリアクトル。
3. 前記第１の樹脂部材に被覆された前記コアに装着されたコイルを更に備え、
   前記第２の樹脂部材は、前記コイルを被覆し、
   前記コイルの底面は、前記第２の樹脂部材から露出していること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のリアクトル。
4. 前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材は、熱伝導性フィラーを含み構成され、
   前記第１の樹脂部材のフィラーの含有量は、前記第２の樹脂部材よりも多いこと、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のリアクトル。
   

Images