JP6221927B2 - リアクトル - Google Patents

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Description

本発明は、磁性粉末混合樹脂からなるコアを有するリアクトルに関する。
リアクトルとして、通電により磁束を発生するコイルと、樹脂に磁性粉末を混合した磁性粉末混合樹脂からなると共にコイルを内部に埋設してなるコアと、コイル及びコアを内側に収容するケースとからなるものがある。かかるリアクトルは、コイルの周囲を直接コアで覆う構造となっている。そのため、リアクトル使用時には、コアとコイルとの線膨張係数差に起因して直接コアに熱応力がかかる。
そこで、特許文献1には、コイルに焼きなましを施すことにより、コイルの弾性率を低減したリアクトルが開示されている。これにより、コイルからコアへ作用する熱応力の低減を図っている。
特開2010−40895号公報
しかしながら、特許文献1に記載のリアクトルは、コイルに焼きなましという新たな工程を行う必要がある。そのため、製造工程における工数の増加を招いてしまう。
また、特許文献1に記載のリアクトルは、コアとケースとの線膨張係数差に起因してコアにかかる熱応力については考慮されていないため、この点についても改善の余地がある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、製造工数を増加させることなく、コアにかかる熱応力の低減を図ることのできるリアクトルを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、通電により磁束を発生するコイルと、
樹脂に磁性粉末を混合した磁性粉末混合樹脂からなると共に上記コイルを内部に埋設してなるコアと、
上記コイル及び上記コアを内側に収容するケースとからなるリアクトルであって、
上記コアの線膨張係数は、上記コイルの線膨張係数と上記ケースの線膨張係数との間であり、
上記コアは、一体的に形成されており、かつ、上記コイルと上記ケースとにのみ接触していることを特徴とするリアクトルにある。
上記リアクトルにおいて、コアの線膨張係数は、コイルの線膨張係数とケースの線膨張係数との間である。これにより、コイルとコアとの間の線膨張係数差、及び、コアとケースとの間の線膨張係数差の双方を小さくすることができる。それゆえ、コアとコイルとの間の線膨張係数の差に起因してコアにかかる熱応力を緩和することができると共に、コアとケースとの間の線膨張係数の差に起因してコアにかかる熱応力を緩和することができる。また、製造過程において、コイルに特別な処理を施すことなく、コイルからコアにかかる熱応力を緩和することができる。
以上のごとく、本発明によれば、製造工数を増加させることなく、コアにかかる熱応力の低減を図ることのできるリアクトルを提供することができる。
実施例1における、リアクトルの側面断面図。 実施例1における、リアクトルの上面断面図。 実施例1における、リアクトルの製造方法の説明図。
上記リアクトルは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される電力変換装置における構成部品として用いることができる。より具体的には、電力変換装置における、電源電圧を所定電圧に昇圧する昇圧部の構成部品として、リアクトルを用いることができる。
(実施例1)
上記リアクトルの実施例につき、図1〜図3を用いて説明する。
本例のリアクトル1は、図1、図2に示すごとく、通電により磁束を発生するコイル2と、樹脂に磁性粉末を混合した磁性粉末混合樹脂からなると共にコイル2を内部に埋設してなるコア3と、コイル2及びコア3を内側に収容するケース4とからなる。コア3の線膨張係数は、コイル2の線膨張係数とケース4の線膨張係数との間である。
ケース4は、円筒状の側壁部42と、該側壁部42の一端側を閉塞する底壁部41とを有する。ケース4は、金属からなる。ケース4内には、コア3及びコイル2が収容されている。
コア3は、樹脂としてのエポキシ樹脂に磁性粉末としての鉄粉を混合して分散させた磁性粉末混合樹脂からなる。
コイル2は導体線を螺旋状に巻回して略円筒状に形成されている。コイル2は、その両端である端子部(図示略)を除いて、コア3の内部に埋設されている。本例においては、コイル2は銅からなり、ケース4はアルミニウムからなる。
本例においては、コア3の線膨張係数は、コイル2の線膨張係数よりも大きく、ケース4の線膨張係数よりも小さい。すなわち、コイル2、コア3、ケース4の順に、線膨張係数が大きくなっている。具体的には、銅からなるコイル2の線膨張係数は16.5×10-6/℃であり、アルミニウムからなるケース4の線膨張係数は21.0×10-6/℃である。そして、磁性粉末混合樹脂からなるコア3の線膨張係数は20.0×10-6/℃である。
上記のようなコイル2、コア3、ケース4の線膨張係数の大きさ関係は、例えば、コア3における磁性粉末の充填率を調整することによって実現することができる。例えば、コア3(磁性粉末混合樹脂)における磁性粉末(鉄粉)の充填率を73〜75体積%、樹脂(エポキシ樹脂)の充填率を25〜27体積%とすることにより、上記の線膨張係数の関係を得ることができる。
本例のリアクトル1の製造工程の一例について、図3を用いて説明する。
まず、図3(a)に示すごとく、コイル2を載置したケース4内に、磁性粉末32を配置する。次に、所定量の磁性粉末32をケース4内に配置した後、ケース4を真空チャンバ(図示略)内で真空度1000Paまで減圧する。減圧下において、図3(b)に示すごとく、滴下漏斗11により、液状の樹脂31を所定量、磁性粉末32の上に注ぐ。その後、真空チャンバ内を大気圧に戻し、樹脂31を大気圧によって磁性粉末32に含浸させる。これにより、図3(c)に示すごとく、磁性粉末32を樹脂31に分散させて内包させた状態にすることにより、ケース4内に磁性粉末混合樹脂30が作製される。
その後、磁性粉末混合樹脂30をケース4及びコイル2と共に加熱して、磁性粉末混合樹脂30を硬化させる。これにより、コイル2を内部に埋設したコア3が形成され、リアクトル1が得られる。
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記リアクトル1において、コア3の線膨張係数は、コイル2の線膨張係数とケース4の線膨張係数との間である。これにより、コイル2とコア3との間の線膨張係数差、及び、コア3とケース4との間の線膨張係数差の双方を小さくすることができる。それゆえ、コア3とコイル2との間の線膨張係数の差に起因してコア3にかかる熱応力を緩和することができると共に、コア3とケース4との間の線膨張係数の差に起因してコア3にかかる熱応力を緩和することができる。また、製造過程において、コイル2に特別な処理を施すことなく、コイル2からコア3にかかる熱応力を緩和することができる。
また、ケース4は、金属からなる。それゆえ、リアクトル1の放熱性を確保することができる。
また、コイル2は銅からなり、ケース4はアルミニウムからなる。それゆえ、リアクトル1の磁気性能を確保すると共に、放熱性を向上させることができる。
以上のごとく、本例によれば、製造工数を増加させることなく、コアにかかる熱応力の低減を図ることのできるリアクトルを提供することができる。
(実施例2)
本例は、コア3が、樹脂よりも線膨張係数の小さいフィラーを含有している例である。また、本例においては、フィラーは、磁性粉末よりも熱伝導率の高い熱伝導フィラーである。また、フィラーは、非磁性体からなり、例えばアルミナ(Al23)とすることができる。
磁性粉末混合樹脂における磁性粉末(鉄粉)の充填率は65〜71体積%であり、フィラー(アルミナ)の充填率は6〜8体積%であり、樹脂(エポキシ樹脂)の充填率は21〜29体積%である。すなわち、磁性粉末混合樹脂における磁性粉末とフィラーとの合計の充填率(固体充填率)は、71〜79体積%である。
本例においても、コア3の線膨張係数は、コイル2の線膨張係数よりも大きく、ケース4の線膨張係数よりも小さい。
本例のリアクトル1を製造するにあたっては、コイル2を載置したケース4内に、磁性粉末と共に、フィラーを配置する。
その他は、実施例1と同様である。なお、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例1と同様の構成要素等を表す。
本例の場合には、コア3における磁性粉末の充填率を高くしなくても、フィラーの充填率を高くすることによって、磁性粉末混合樹脂における磁性粉末とフィラーとの合計の充填率(固体充填率)を高くすることができる。そのため、必ずしも磁性粉末の充填率を調整しなくても、コア3の線膨張係数を調整することができる。すなわち、フィラーの充填率を調整することによってコア3の線膨張係数を調整しつつ、磁性粉末の充填率を調整することによってリアクトル1のインダクタンスを調整できる。したがって、コア3の線膨張係数の調整のために、リアクトル1の磁気特性の設計自由度が小さくなることを防ぐことができる。
また、フィラーは、磁性粉末よりも熱伝導率の高い熱伝導フィラーであるため、コイル2の熱をコア3を介してケース4に逃がしやすい。それゆえ、コア3とコイル2との間、及び、コア3とケース4との間の温度差を低減することができ、コア3にかかる熱応力を低減することができる。
その他、実施例1と同様の作用効果を有する。
なお、本発明は、上記実施例に限られるものではなく、種々の態様を採りうる。例えば、コイル、コア、ケースの材質としては、上述したもの以外にも種々採用しうる。
また、上記実施例においては、磁性粉末の充填率、又は、フィラーの充填率を調整することによって、コアの線膨張係数を調整する例を示したが、コアの線膨張係数の調整は、例えば、樹脂の種類を変えることにより行うこともできる。
1 リアクトル
2 コイル
3 コア
30 磁性粉末混合樹脂
31 樹脂
32 磁性粉末
4 ケース

Claims (5)

  1. 通電により磁束を発生するコイル(2)と、
    樹脂(31)に磁性粉末(32)を混合した磁性粉末混合樹脂(30)からなると共に上記コイル(2)を内部に埋設してなるコア(3)と、
    上記コイル(2)及び上記コア(3)を内側に収容するケース(4)とからなるリアクトル(1)であって、
    上記コア(3)の線膨張係数は、上記コイル(2)の線膨張係数と上記ケース(4)の線膨張係数との間であり、
    上記コア(3)は、一体的に形成されており、かつ、上記コイル(2)と上記ケース(4)とにのみ接触していることを特徴とするリアクトル(1)。
  2. 上記ケース(4)は、金属からなることを特徴とする請求項1に記載のリアクトル(1)。
  3. 上記コイル(2)は銅からなり、上記ケース(4)はアルミニウムからなることを特徴とする請求項2に記載のリアクトル(1)。
  4. 上記コア(3)は、上記樹脂(31)よりも線膨張係数の小さいフィラーを含有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリアクトル(1)。
  5. 上記フィラーは、上記磁性粉末(32)よりも熱伝導率の高い熱伝導フィラーであることを特徴とする請求項4に記載のリアクトル(1)。
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