JP4665887B2 - リアクトル - Google Patents

Description

本発明は、コイルと、該コイルの内側及び外周に充填されたコアと、上記コイル及び上記コアを内側に収容するケースとを有するリアクトルに関する。

リアクトルは、例えば、磁性体からなるコアとこれに巻回したコイルとからなる。そして、コイルに通電することによりコアに沿った磁束を形成する。
コイルに通電してリアクトルを作動させると、これに伴いコイルからジュール熱が発生する。また、コイルの内側及び外周のコア内に磁束が形成されるに伴い、コア内に熱が発生する。これらの発熱により、リアクトルの温度が上昇しすぎると、リアクトルの作動の安定性が損なわれるおそれがある。また、リアクトルの周囲の電子部品の温度上昇を招き、周囲の電子部品の作動安定性を損ねるおそれがある。
その結果、かかるリアクトルを内蔵する電力変換装置等の作動安定性を損ねるおそれがある。

そこで、リアクトルの温度上昇を抑制するために、冷却器を兼ねたケースにリアクトルを収容した冷却器付きリアクトルが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記冷却器付きリアクトルにおいては、冷却器がリアクトルの下面にのみ配されており、リアクトルの上面側には、冷却手段は特に設けられていない。そのため、放熱効率を充分に向上させることが困難であるという問題がある。

特開２００５−３０３２１２号公報

本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたもので、放熱性に優れたリアクトルを提供しようとするものである。

本発明は、 通電により磁束を発生するコイルと、
該コイルの内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
上記コイル及び上記コアを内側に収容するケースとを有し、
該ケースは、開口部を有する容器部と、該容器部の開口部を塞ぐ蓋部とからなり、
該蓋部は、上記ケースの内側に突出する内側フィンを有すると共に、部分的に開口したスリット部を設けてなり、
該内側フィンの少なくとも一部は、上記コア内に埋設されており、
上記コアは、上記スリット部を介して上記蓋部の内側と外側とにわたって配置されていることを特徴とするリアクトルにある（請求項１）。

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記リアクトルにおける上記蓋部は、上記内側フィンを有し、該内側フィンの少なくとも一部は、上記コア内に埋設されている。そのため、上記コイルやコア内において発熱した熱を、上記内側フィンを通じて効率的に上記蓋部に伝えることができる。そして、蓋部に伝えられた熱は外部へ放熱される。
このように、上記リアクトルにおいては、上記蓋部に放熱機能を持たせることにより、放熱効率を向上させることができる。
また、上記内側フィンを上記蓋部に設けるため、その形成を容易に行うことができる。

以上のごとく、本発明によれば、放熱性に優れたリアクトルを提供することができる。

本発明において、上記磁性粉末混合樹脂は、磁性粉末を樹脂に混入させてなる材料である。そして、上記磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等がある。また、上記樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、リアクトルは、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換装置等に用いることができる。

また、上記蓋部は、上記ケースの外側に突出する外側フィンを有することが好ましい（請求項２）
この場合には、内側フィンを通じて蓋部に伝えられた熱を、上記外側フィンを通じて効率的に外部へ放熱することができる。それ故、一層放熱性に優れたリアクトルを得ることができる。

また、上記蓋部の少なくとも一部には、波型部を設けてあり、該波型部の山部と谷部とが、それぞれ上記外側フィンと上記内側フィンとを構成していることが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記外側フィンと上記内側フィンとを容易に形成することができる。即ち、例えば、比較的厚みの小さい金属板をプレス加工等により波形状に形成することにより、上記波型部を形成することができる。

また、上記波型部は、金属板を波型に加工してなるものであって、該金属板の厚み方向を含む平面による断面形状において、上記内側フィンは略Ｖ字形状に形成され、上記外側フィンは折返し形状に形成されていることが好ましい（請求項４）。
また、上記蓋部には、部分的に開口したスリット部を設けてある。
これによって、ケース内にコアが充分に充填されているか否かを、容易に確認することができる。

また、上記蓋部の外側にも部分的に上記コアが配置している。
これによって、上記蓋部と上記コアとの接触面積を大きくすることができるため、コアの熱をより多く上記蓋部に伝えることができる。その結果、放熱効率を一層向上させることができる。

また、上記内側フィンは複数形成されており、該複数の内側フィンのうち、上記コイルを構成する巻線に近い位置に形成されたものよりも、上記巻線から遠い位置に形成されたものの方が大きく突出していることが好ましい（請求項５）。
この場合には、上記コイルによる磁束の形成を阻害しないようにしつつ、なるべく内側フィンの突出量を大きくすることができる。これにより、リアクトルの磁気特性を維持しつつ、冷却効率を向上させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例にかかるリアクトルにつき、図１、図２を用いて説明する。
本例のリアクトル１は、図１に示すごとく、通電により磁束を発生するコイル２と、コイル２の内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコア３と、コイル２及びコア３を内側に収容するケース４とを有する。

ケース４は、開口部４３を有する容器部４０と、容器部４０の開口部４３を塞ぐ蓋部５とからなる。
蓋部５は、ケース４の内側に突出する内側フィン５１とケース４の外側に突出する外側フィン５２とを有する。
内側フィン５１の少なくとも一部は、コア３内に埋設されている。

また、図１、図２に示すごとく、蓋部５には波型部５３を設けてあり、波型部５３の山部と谷部とが、それぞれ外側フィン５２と内側フィン５１とを構成している。
図２に示すごとく、蓋部５には、部分的に開口したスリット部５４を設けてある。スリット部５４は、波型部５３における谷部即ち内側フィン５１に、千鳥状に複数形成されている。

そして、図１に示すごとく、波型部５３には、蓋部５の外側にも部分的にコア３が配置している。この蓋部５の外側に配置されたコア３は、リアクトル１を製造する過程において、液状のコア３が蓋部５に形成された上記スリット部５４から溢れ出ることにより、蓋部５の外側に配置される。

また、ケース４の容器部４０は、底面部４１と底面部４１の周縁部から立設された側面部４２とからなる。そして、容器部４０の開口部４３には、これを塞ぐ蓋部５がビス５７によって固定されている。
また、上記ケース４は、容器部４０及び蓋部５共に、例えばアルミニウムからなる。
蓋部５は、厚み約１ｍｍ程度のアルミ板材をプレス加工することにより、波型部５３を形成している。
そして、内側フィン５１或いは外側フィン５２の形成ピッチは、例えば１０ｍｍ程度とすることができる。

また、内側フィン５１の突出量は５〜１０ｍｍ程度であり、外側フィン５２の突出量は５ｍｍ程度である。
また、内側フィン５１は略Ｖ字形状に形成され、外側フィン５２は折返し形状に形成されている。
また、図２に示すごとく、蓋部５は、波型部５３の両脇に平坦部５５を有し、該平坦部５５にビス孔５６が穿設されている。

また、リアクトル１は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換装置等に用いることができる。
コア３を構成する磁性粉末混合樹脂は、磁性粉末を樹脂に混入させてなる材料である。そして、磁性粉末としては、例えば、フェライト粉末、鉄粉、珪素合金鉄粉等がある。また、樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂を用いることができる。

次に、本例のリアクトル１の製造方法につき説明する。
まず、ケース４の容器部４０内における所定の位置に、コイル２をセットする。次いで、ケース４内に、コア３の材料である磁性粉末混合樹脂液を注入する。
次いで、磁性粉末混合樹脂液が固化しない間に、蓋部５を容器部４０の開口部４３に被せ、固定する。このとき、蓋部５の内側フィン５１の一部を、容器部４０内の磁性粉末混合樹脂液の中に埋めるようにする。また、このとき、磁性粉末混合樹脂液の一部が、蓋部５に設けたスリット部５４から上方に溢れ出し、内側フィン５１の上側（外側）に広がる。

磁性粉末混合樹脂液の一部が内側フィン５１の上側（外側）に充分に広がった後、所定加熱温度に所定時間保持して、磁性粉末混合樹脂液を固化させて、コア３を形成する。
なお、コイル２の巻線端部である引出リード部（図示略）は、コア３の外側に突出するようにする。

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記リアクトル１における蓋部５は、内側フィン５１と外側フィン５２とを有し、内側フィン５１の一部はコア３内に埋設されている。そのため、コイル２やコア３内において発熱した熱を、内側フィン５１を通じて効率的に蓋部５に伝えることができる。そして、蓋部５に伝えられた熱は、外側フィン５２を通じて効率的に放熱することができる。
このように、リアクトル１においては、蓋部５に放熱機能を持たせることにより、放熱効率を向上させることができる。
また、内側フィン５１及び外側フィン５２を蓋部５に設けるため、その形成を容易に行うことができる。

また、蓋部５の少なくとも一部には、波型部５３を設けてあり、該波型部５３の山部と谷部とが、それぞれ外側フィン５２と内側フィン５１とを構成している。これにより、外側フィン５２と内側フィン５１とを容易に形成することができる。即ち、上述のごとく、比較的厚みの小さい金属板をプレス加工により波形状に形成することにより、波型部５３を形成することができるため、その加工が容易である。

また、蓋部５には、部分的に開口したスリット部５４を設けてあるため、ケース４内にコア３が充分に充填されているか否かを、容易に確認することができる。
また、波型部５３には、蓋部５の外側にも部分的にコア３が配置している。それ故、蓋部５とコア３との接触面積を大きくすることができるため、コア３の熱をより多く蓋部５に伝えることができる。その結果、放熱効率を一層向上させることができる。

また、冷却水路を設けた冷却器（図示略）を容器部４０に接触配置することで、容器部４０からは水冷により放熱し、蓋部５からは、内側フィン５１及び外側フィン５２を通じた空冷によって放熱を行うこともできる。これにより、一層放熱効率を向上させることができる。

以上のごとく、本例によれば、放熱性に優れたリアクトルを提供することができる。

（実施例２）
本例は、図３に示すごとく、蓋部５における波型部５３を円形状に形成したリアクトル１の例である。
即ち、内側フィン５１と外側フィン５２とを同心円状に形成している。
波型部５３は、実施例１と同様に、プレス加工によって容易に形成することができる。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例３）
本例は、図４、図５に示すごとく、複数の内側フィン５１のうち、コイル２を構成する巻線２１に近い位置に形成されたものよりも、巻線２１から遠い位置に形成されたものの方が大きく突出しているリアクトル１の例である。

即ち、コイル２の中心部分に配される内側フィン５１を大きく突出させ、コイル２の内側のコア３内に深く埋め込んだ状態となっている。また、コイル２の中心部分に配される内側フィン５１の周囲の内側フィン５１も他の内側フィン５１よりも長めに突出しており、コイル２の内側のコア３内に比較的深く埋め込まれている。
即ち、コイル２の中心軸付近には、突出量の大きい内側フィン５１を形成し、コイル２の中心軸から外方へ向かうにつれて内側フィン５１の突出量も徐々に小さくしてある。
また、本例における蓋部５の波型部５３は、実施例２（図３参照）と同様に円形状に形成されている。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、コイル２による磁束の形成を阻害しないようにしつつ、なるべく内側フィン５１の突出量を大きくすることができる。これにより、リアクトル１の磁気特性を維持しつつ、冷却効率を向上させることができる。
即ち、図５に示すごとく、コイル２の巻線２１の周りに形成される磁束Ｍ、即ち、コイル２の内側と外側とに連続してループ状に形成される磁束Ｍが、内側フィン５１に阻害され難くなる。また、この磁束の形成に影響を与え難いコイル２の中心軸付近には、内側フィン５１を大きく形成することにより、放熱効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

（実施例４）
本例は、図６〜図８に示すごとく、蓋部５に中心部から八方へ向かって延びる放射状スリット部５４１を設けると共に、隣合う放射状スリット部５４１と、それらの端部５４３を結ぶ線分Ｌ１とによって形成される三角形部分５８によって、内側フィン５１及び外側フィン５２を形成した例である。
即ち、隣合う放射状スリット部５４１の端部を結ぶ線分Ｌ１において、蓋部５を構成する金属板を容器部４０側とは反対側に向かって折り曲げると共に、上記三角形部分５８における上記線分Ｌ１よりも中心側にあって、線分Ｌ１と略平行な線分Ｌ２において、容器部４０側に折り曲げる。

これにより、上記三角形部分５８における蓋部５の中心側の部分によって、内側フィン５１を構成し、三角形部分５８における線分Ｌ２付近の部分によって、外側フィン５２を構成する。
そして、図８に示すごとく、内側フィン５１の先端部は、コア３内に埋め込まれた状態とする。

なお、図６は、蓋部５を構成する金属板に放射状スリット部５４１を設けた後であって、折り曲げ加工を施す前の状態の平面図である。また、上記放射状スリット部５４１は、例えば打抜き加工により形成することができる。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、蓋部５の中心部からの上記放射状スリット部５４１の形成方向の数は、八方である必要は特になく、それ以外の方向の数とすることもできる。
また、上記線分Ｌ１において、容器部４０とは反対側に向かって折り曲げなくてもよい。この場合には、外側フィン５２が形成されない蓋部５が得られる。

（実施例５）
本例は、図９〜図１１に示すごとく、蓋部５に中心部から六方へ向かって延びる放射状スリット部５４１を設けると共にその端部において隣の放射状スリット部５４１の端部に向かって伸びる外周スリット部５４２を形成した例である。
そして、放射状スリット部５４１と、外周スリット部５４２と、蓋部５の中心部と外周スリット部５４２の端部とを結ぶ線分Ｌ３とによって形成される三角形部分５８によって内側フィン５１を形成する。即ち、上記線分Ｌ３において、蓋部５を構成する金属板を容器部４０側へ折り曲げる。また、放射状スリット部５４１及び外周スリット部５４２は、例えば打抜き加工により形成することができる。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合にも、実施例１と同様の作用効果を有する。
なお、蓋部５の中心部からの上記放射状スリット部５４１の形成方向の数は、六方である必要は特になく、それ以外の方向の数とすることもできる。

（実施例６）
本例は、図１２に示すごとく、蓋部５の外周部から中心側へ向かうほど、容器部４０側へ突出する突出部によって内側フィン５１を構成した例である。
また、この突出部による内側フィン５１は、蓋部５の平坦部５５に平行な断面の形状が、波形状となるような形状を有している。
その他は、実施例１と同様である。

本例の場合には、実施例３と同様に、コイル２による磁束の形成を阻害しないようにしつつ、なるべく内側フィン５１の突出量を大きくすることができ、リアクトル１の磁気特性を維持しつつ、冷却効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。

実施例１における、リアクトルの断面説明図。 実施例１における、蓋部の平面説明図。 実施例２における、蓋部の平面説明図。 実施例３における、リアクトルの断面説明図。 実施例３における、磁束の形成状態を示すリアクトルの断面説明図。 実施例４における、折り曲げ加工前の蓋部の平面説明図。 実施例４における、蓋部の斜視説明図。 実施例４における、リアクトルの断面説明図。 実施例５における、折り曲げ加工前の蓋部の平面説明図。 図９のＡ−Ａ線矢視断面図。 図９のＢ−Ｂ線矢視断面図。 実施例６における、蓋部の斜視説明図。

符号の説明

１ リアクトル
２ コイル
３ コア
４ ケース
４０ 容器部
４３ 開口部
５ 蓋部
５１ 内側フィン
５２ 外側フィン

Claims (5)

1. 通電により磁束を発生するコイルと、
   該コイルの内側及び外周に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
   上記コイル及び上記コアを内側に収容するケースとを有し、
   該ケースは、開口部を有する容器部と、該容器部の開口部を塞ぐ蓋部とからなり、
   該蓋部は、上記ケースの内側に突出する内側フィンを有すると共に、部分的に開口したスリット部を設けてなり、
   該内側フィンの少なくとも一部は、上記コア内に埋設されており、
   上記コアは、上記スリット部を介して上記蓋部の内側と外側とにわたって配置されていることを特徴とするリアクトル。
2. 請求項１において、上記蓋部は、上記ケースの外側に突出する外側フィンを有することを特徴とするリアクトル。
3. 請求項２において、上記蓋部の少なくとも一部には、波型部を設けてあり、該波型部の山部と谷部とが、それぞれ上記外側フィンと上記内側フィンとを構成していることを特徴とするリアクトル。
4. 請求項３において、上記波型部は、金属板を波型に加工してなるものであって、該金属板の厚み方向を含む平面による断面形状において、上記内側フィンは略Ｖ字形状に形成され、上記外側フィンは折返し形状に形成されていることを特徴とするリアクトル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記内側フィンは複数形成されており、該複数の内側フィンのうち、上記コイルを構成する巻線に近い位置に形成されたものよりも、上記巻線から遠い位置に形成されたものの方が大きく突出していることを特徴とするリアクトル。

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