JP4968193B2 - リアクトル装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器内にコイルを固定する樹脂を注入してなるリアクトル装置に関するものである。

ハイブリッド自動車に用いられるバッテリの昇圧を行うＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、リアクトルが用いられる。リアクトルはコイルとコアとを備えるものであり、絶縁性や耐熱性の観点から、コイルを磁性鉄粉混入樹脂で封止するコイル封止型リアクトルが知られている（例えば、特許文献１参照）。リアクトルは、作動時に発熱するため、ヒートシンクなどの放熱部材を密着させて、熱を外部に逃がすことが望ましい。そして、リアクトルを密着させる放熱部材の形状を上面が開口した筐体にすると、底面だけでなく側面からも放熱でき、効率的にリアクトルを放熱することができる。
特開２００７−２７１８５号公報

リアクトルの側面と放熱部材との間には、隙間を埋めるために樹脂を充填することが行われるが、樹脂の熱伝導率は高くはない。更には、樹脂が硬化するまでに時間がかかり、コスト高になるという問題もある。

本発明の目的は上記課題に鑑みたものであり、放熱性に優れ、かつ、簡易にリアクトルの組付けができるリアクトル装置を提供することにある。

請求項１に係る発明では、通電により磁束を発生させるコイルと、コイルが発生した磁束の磁路となるコアと、コイルを固定する樹脂とを、備えるリアクトル装置において、コイルとコアと樹脂とを内部に収容する成形ケースと、成形ケースを内側に収容するリアクトルケースとを備え、成形ケースは、外表面にリアクトルケースの内側と接触する突起を有し、突起は、成形ケースをリアクトルケースの内側に収納する際の圧力により変形した状態で成形ケースとリアクトルケースとの間の隙間に位置することを特徴とする。

本発明によれば、成形ケースの突起がリアクトルケースの内面と接触しているため、突起を介して放熱を行うことができる。

成形ケースをリアクトルケースに収容する際に突起を潰すことにより突起が放熱材の役割を果たすため、放熱材として一般に用いられる樹脂をリアクトルとリアクトルケースとの間に充填するよりも簡易にリアクトルの製造を行うことができる。具体的には、樹脂を充填する工程や樹脂を硬化させる工程が不要となる。

また、放熱性を高めたいところに重点的に突起させることによって、充填時に流動する樹脂を用いた場合より正確な放熱設計を図ることができる。

成形ケース内において、樹脂でコイルを封止しているため、絶縁性や防水性が向上し、樹脂を介して成形ケースの広域に熱を拡散することができる。

請求項２に係る発明では、成形ケースは、外表面の底面部に突起を有することを特徴とする。

本発明によれば、外表面の底面部は成形ケース収容時の圧力が大きいため、容易に突起を潰すことができ、組付け性能が向上する。

請求項３に係る発明では、突起は、コイルに近づくにつれて突起の単位面積あたりの数が多くなることを特徴とする。

本発明によれば、発熱源であるコイルに近づくにつれて突起を多く設けるため、発熱箇所からの放熱性向上を図ることができる。

請求項４に係る発明では、突起は、コイルに近づくにつれて突起の形状が大きくなることを特徴とする。

本発明によれば、発熱減であるコイルに近づくにつれて突起の形状を大きくするため、発熱箇所からの放熱性向上を図ることができる。

請求項５に係る発明では、成形ケースは、成形ケースに充填された樹脂の上面よりも下方において、外表面の側面部に突起を有することを特徴とする。

本発明によれば、熱伝達媒体となっている樹脂の上面より下方に突起を設けているため、発熱箇所からの放熱性向上を図ることができる。

請求項６に係る発明では、側面部に設けた突起は、樹脂の上面に向かうにつれて、突起の単位面積あたりの数が多くなることを特徴とする。

本発明によれば、熱が伝わりやすい樹脂の上面に向かうにつれて、突起を多く設けるため、放熱性向上を図ることができる。

請求項７に係る発明では、側面部に設けた突起は、樹脂の上面に向かうにつれて、突起の形状の大きくなることを特徴とする。

本発明によれば、熱が伝わりやすい樹脂の上面に向かうにつれて、突起の形状を大きくするため、放熱性向上を図ることができる。

請求項８に係る発明では、成形ケースは、内周面に樹脂と係合する凹部を有することを特徴とする。

本発明によれば、成形ケースの内周面に樹脂と係合する凹部を設けるため、リアクトルの成形ケースからの離脱を防ぐことができる。

請求項９に係る発明では、成形ケースはコイルの中心部分にねじ穴を有し、リアクトルケースは、底面部にねじ穴と対向する締結穴を有し、締結穴を貫通してねじ穴に締結するボルトを有することを特徴とする。

本発明によれば、成形ケースがコイルの中心軸にねじ穴を形成するため、ねじ穴形成によるコイルの磁束形成の阻害を軽減しつつも、成形ケースがリアクトルケースから離脱する事態を防ぐことができる。

請求項１０に係る発明では、コアは磁性鉄粉からなり、コアと樹脂とが、磁性鉄粉と樹脂とを混入した磁性鉄粉混入樹脂を形成することを特徴とする。

磁性鉄粉混入樹脂を用いることで、磁束が外部に漏洩することを防ぐことができる。

請求項１１に係る発明では、リアクトルケース、突起および成形ケースは、アルミニウムからなることを特徴とする。

本発明によれば、展性、延性が富むアルミニウムを突起に用いるため、成形ケースからをリアクトルケースに収容した際に突起が容易に変形し容易にリアクトルの組付けを行うことができる。

また、突起、リアクトルケース、成形ケースともにアルミニウムを採用することで、放熱性も向上できる。

（実施例１）
図１に本発明の実施例１に係る成形ケースおよびリアクトルケースの縦断面図、図２に本発明の実施例１に係るリアクトル装置の縦断面図を示す。

リアクトル装置１は、通電により磁束を発生させるコイル１２と、コイル１２が発生した磁束の磁路となるコア１３と、コイル１２を成形ケース１１に封止して固定する樹脂１４とを備え、リアクトルケース３０の内側にコイル１２とコア１３と樹脂１４とを内部に収容する成形ケース１１を収容することで形成される。

実施例１においては、コア１３は磁性鉄粉からなり、コア１３と樹脂１４とが、コア１３と樹脂１４とを混入したダストコア１５（磁性鉄粉混合樹脂）を形成する。ダストコア１５はコイル１２の内外に充填される。ダストコア１５に用いられる磁性鉄粉としては、軟磁性を示すソフトフェライト粉末、樹脂１４としては、耐熱性や絶縁性、接着性に優れるエボキシ樹脂１４の他、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが用いられる。

また、図３に示すように、積層鋼板をコア１３とし、積層鋼板とコイル１２の周囲に樹脂１４を充填してもよい。

成形ケース１１は、コイル１２とコア１３と樹脂１４を内部に収容するものであり、成形ケース１１は、外表面１６の底面部１７や側面部１８に突起１９を有する。突起１９は底面部１７と側面部１８のいずれか一方にのみ形成されていてもよい。成形ケース１１に設けられた突起１９は、成形ケース１１をリアクトルケース３０に圧入して収容すると、リアクトルケース側からの圧力により変形する。この結果、突起１９が成形ケース１１とリアクトルケース３０との隙間に入り込む。成形ケース１１の外表面１６に突起１９を設けることによって、通常の平らな面からなる成形ケース１１を採用した場合と比べて、確実に狙った分だけリアクトルケース３０と成形ケース１１との放熱経路を形成することができる。また、従来では、成形ケース１１とリアクトルケース３０との間に樹脂を用いていたが、樹脂は流動するため、樹脂が厚く滞留した箇所には放熱性が低下する問題があった。本発明では、突起１９によって、ケース間の放熱経路を確保するので、発熱量が多い箇所を狙って放熱経路を確保できる。さらには、樹脂の充填工程や樹脂硬化工程が不要になるため、リアクトルケースへの組付けが簡単になる。

成形ケース１１、突起１９及びリアクトルケース３０は、耐熱性や放熱性の優れたアルミニウム等の金属からなることが望ましい。特に、リアクトルケース３０は、ヒートシンク等の放熱部材からなることが望ましい。

リアクトル装置１は、リアクトルケース３０内に成形ケース１１を圧入して収容することで形成される。リアクトルケース３０に成形ケース１１を収容するで、成形ケース１１の突起１９は、リアクトルケース３０からの圧力により変形し、成形ケース１１とリアクトルケース３０との隙間に突起１９が入り込むこととなる。この結果、成形ケース１１の突起１９はリアクトルケース３０と成形ケース１１との間に放熱経路が形成される。

変形した突起１９は、リアクトルケース３０の内面３１の全面と接触するわけではないが、成形ケース１１や突起１９にアルミニウムなどの熱伝導率が高い部材を採用することで、コイル１２からの熱を十分に放熱させることができる。熱伝導率の高い金属の例として、銅やアルミニウムがあり、それぞれの常温での熱伝導率は銅３９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、アルミニウム２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。一方、放熱材として一般に用いられるエポキシ樹脂１４の熱伝導率は、０．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。したがって、リアクトルとリアクトルケース３０との間の熱を伝導させる媒体として、金属を採用し、かつ、突起１９をその接触面積を確保できる構造にすることで放熱性の向上が期待できる。

（変形例１）
図４に本発明の変形例１に係る成形ケースの縦断面図を示す。

成形ケース１１は、外表面１６の底面部１７において突起１９を有している。突起１９はコイル１２に近づくにつれて単位面積あたりの数が多くなり、加えて、コイル１２に近づくにつれて突起１９の形状が大きくなる。発熱源であるコイル１２に近い部分の放熱経路を確実に確保することができるからである。また、発熱源から遠くなるにつれて、突起１９の数を減らしたり、形状を小さくしてもよい。この結果、リアクトルケース３０に成形ケース１１を収容した際の発熱源近くに設けられた突起１９への加圧が増し、確実に放熱経路を形成することができる。

また、成形ケース１１は、充填された樹脂１４の上面よりも下方において、外表面１６の側面部１８に突起１９を有してもよい。この場合、樹脂１４の上面に向かうにつれて、側面部１８の突起１９の単位面積あたりの数が多くなる。加えて、樹脂１４の上面に向かうにつれて、側面部１８の突起１９の形状が大きくなる。この構成により、熱が伝達しやすい樹脂１４上面付近の熱を効率的に放熱することができる。

成形ケース１１は、図５に示す成形ケース１１の内周部における拡大図（図４の点線部分に相当）に示すように、内周面に樹脂１４と係合する凹部３２を有してもよい。凹部３２を設けることによって、樹脂１４が凹部３２内に入り込み、樹脂で封止されたコイル１２が成形ケース１１から離脱することを低減することができる。

（変形例２）
図６に本発明の変形例に係るリアクトル装置１を示す。図５では、簡単のため突起部は省略する。成形ケース１１はコイル１２の中心部分にねじ穴を有し、リアクトルケース３０は、底面部１７にねじ穴２１と対向する締結穴３３を有し、締結穴を貫通してねじ穴に締結するボルト４１を有する。この結果、成形ケース１１とリアクトルケース３０との締結力を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る成形ケース及びリアクトルケースの縦断面図である。 本発明の実施例１に係るリアクトルケースの縦断面図である。 本発明の実施例１の変形例に係る成形ケースの縦断面図である。 本発明の変形例１に係るリアクトル装置の内周部の拡大図である。 本発明の変形例１に係るリアクトル装置の変形例である。 本発明の変形例２に係るリアクトル装置の縦断面図である。

符号の説明

１ リアクトル装置
１１ 成形ケース
１２ コイル
１３ コア
１４ 樹脂
１５ ダストコア（磁性鉄粉混合樹脂）
１６ 外表面
１７ 底面部
１８ 側面部
１９ 突起
２０ 樹脂の上面
２１ ねじ穴
３０ リアクトルケース
３１ 内面
３２ 凹部
３３ 締結穴
４１ ボルト

Claims (11)

1. 通電により磁束を発生させるコイルと、コイルが発生した磁束の磁路となるコアと、前記コイルを固定する樹脂とを、備えるリアクトル装置において、
   前記コイルと前記コアと前記樹脂とを内部に収容する成形ケースと、前記成形ケースを内側に収容するリアクトルケースとを備え、前記成形ケースは、外表面に前記リアクトルケースの内側と接触する突起を有し、
   前記突起は、前記成形ケースを前記リアクトルケースの内側に収納する際の圧力により変形した状態で前記成形ケースと前記リアクトルケースとの間の隙間に位置することを特徴とするリアクトル装置。
2. 前記成形ケースは、前記外表面の底面部に前記突起を有することを特徴とする請求項１に記載のリアクトル装置。
3. 前記突起は、前記コイルに近づくにつれて前記突起の単位面積あたりの数が多くなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のリアクトル装置。
4. 前記突起は、前記コイルに近づくにつれて前記突起の形状が大きくなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のリアクトル装置。
5. 前記成形ケースは、前記成形ケースに充填された前記樹脂の上面よりも下方において、前記外表面の側面部に突起を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のリアクトル装置。
6. 前記側面部に設けた前記突起は、前記樹脂の上面に向かうにつれて、
   前記突起の単位面積あたりの数が多くなることを特徴とする請求項５に記載のリアクトル装置。
7. 前記側面部に設けた前記突起は、前記樹脂の上面に向かうにつれて、
   前記突起の形状の大きくなることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のリアクトル装置。
8. 前記成形ケースは、内周面に樹脂と係合する凹部を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のリアクトル装置。
9. 前記成形ケースは前記コイルの中心部分にねじ穴を有し、前記リアクトルケースは、前記底面部に前記ねじ穴と対向する締結穴を有し、前記締結穴を貫通して前記ねじ穴に締結するボルトを有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のリアクトル装置。
10. 前記コアは磁性鉄粉からなり、前記コアと前記樹脂とが、前記磁性鉄粉と前記樹脂とを混入した磁性鉄粉混入樹脂を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項９記載のいずれか一項に記載のリアクトル装置。
11. 前記リアクトルケース、前記突起および前記成形ケースは、アルミニウムからなることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のリアクトル装置。

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