JP6293563B2

JP6293563B2 - 磁性部品

Info

Publication number: JP6293563B2
Application number: JP2014086060A
Authority: JP
Inventors: 和之指田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: JP2015207612A

Description

本発明は、コアを有する磁性部品に関する。

トランスといった従来の磁性部品は、コイルに電流が流れることによって発熱する。そこで、磁性部品を冷却するために、磁性部品に風を当てる技術や、コイルの外面に冷却水路を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１５７９９５号公報

磁性部品は、コイルをコアに巻き付けて構成されており、コアの表面がコイルで覆われている。このため、磁性部品に風を当てても、風がコアには当たりづらく、コアを効率的に冷却することができなかった。

また、コイルの外面に冷却水路を設ければ、コイルを直接冷却することはできるが、コアを直接冷却することができない。このため、コイルの外面に冷却水路を設けても、コアを効率的に冷却することができなかった。

以上より、従来の磁性部品では、コアの温度上昇を抑えるために、コアロス（鉄損）を抑えた設計を行う必要があり、磁性部品の小型化を阻害する要因になっていた。

上述の課題に鑑み、本発明は、磁性部品に設けられたコアを効率的に冷却することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
（１）本発明は、コア（例えば、図１のコア１０に相当）を有する磁性部品（例えば、図１の磁性部品１に相当）であって、中空状になっており、前記中空状にした内部に流路（例えば、図２の流路３０ａに相当）が形成され、この流路に冷却流体が流れるように構成された冷却手段（例えば、図１の冷却部３０に相当）を備え、前記コアおよび前記冷却手段は、積層されて積層コア部を構成することを特徴とする磁性部品を提案している。

この発明によれば、冷却手段を、中空状になっており、中空状にした内部に流路が形成され、この流路に冷却流体が流れるように構成することとした。また、この冷却手段をコアと積層させて、積層コア部を構成することとした。このため、コアが冷却手段に接触するので、コアを直接冷却することができ、コアを効率的に冷却することができる。これによれば、コアロスを上げた設計を行うことが可能になるので、磁性部品を小型化することができる。

（２）本発明は、（１）の磁性部品について、前記コアは、複数のコア（例えば、図１のリングコア１１、１２に相当）を備え、前記積層コア部は、前記複数のコアの間に前記冷却手段を挟み込むように積層したもので構成されることを特徴とする磁性部品を提案している。

この発明によれば、（１）の磁性部品において、複数のコアを設け、積層コア部を、複数のコアの間に冷却手段を挟み込むように積層したもので構成することとした。このため、１つの冷却手段で、この冷却手段の一方側に積層されたコアと、この冷却手段の他方側に積層されたコアと、の２つを直接冷却することができる。したがって、複数のコアを効率的に冷却することができる。

（３）本発明は、（１）または（２）の磁性部品について、前記冷却手段は、平板状に形成されるとともに、前記コアの一面は、平面に形成され、前記冷却手段の平板状の面と前記コアの平面とが接触することを特徴とする磁性部品を提案している。

この発明によれば、（１）または（２）の磁性部品において、冷却手段を平板状に形成するとともに、コアの一面を平面に形成し、冷却手段の平板状の面とコアの平面とを接触させることとした。このため、コアと冷却手段とが接触する面積を確保することができるので、コアの冷却性能を向上させることができる。

（４）本発明は、（１）から（３）のいずれかの磁性部品について、前記磁性部品はコイル（例えば、図１のコイル２０に相当）を有し、前記コイルは、前記冷却手段に接触する領域を有するよう、前記積層コア部に巻回されることを特徴とする磁性部品を提案している。

この発明によれば、（１）から（３）のいずれかの磁性部品において、コイルを、冷却手段に接触する領域を有するように積層コアに巻回すこととした。このため、コアだけでなくコイルも冷却手段に接触するので、コイルも直接冷却することができる。

（５）本発明は、（１）から（４）のいずれかの磁性部品について、前記冷却手段は、冷却流体が流れる流路が形成された平板状の流路層部（例えば、図５の第２のセラミック基板３２に相当）と、前記流路層部の一方の面に積層され、絶縁性を有する平板状の第１の積層部（例えば、図４の第１のセラミック基板３１に相当）と、前記流路層部の他方の面に積層され、絶縁性を有する平板状の第２の積層部（例えば、図６の第３のセラミック基板３３に相当）と、を備えることを特徴とする磁性部品を提案している。

この発明によれば、（１）から（４）のいずれかの磁性部品において、冷却手段に、冷却流体ｎ流れる流路が形成された平板状の流路層部と、流路層部の一方の面に積層されて絶縁性を有する平板状の第１の積層部と、流路層部の他方の面に積層されて絶縁性を有する平板状の第２の積層部と、を設けることとした。このため、冷却手段を薄く作製することができるので、その結果、磁性部品をさらに小型化することができる。

本発明によれば、磁性部品に設けられたコアを効率的に冷却することができる。

本発明の一実施形態に係る磁性部品の斜視図である。本発明の一実施形態に係る磁性部品の断面斜視図である。本発明の一実施形態に係る磁性部品が備える冷却部を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る磁性部品が備える冷却部を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る磁性部品が備える冷却部を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る磁性部品が備える冷却部を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁性部品１の斜視図である。磁性部品１は、コア１０、コイル２０、および冷却部３０を備える。

コア１０は、リングコア１１と、リングコア１１と略同一形状のリングコア１２と、を備える。冷却部３０は、詳細については後述するが、環状であって、薄く平板状に形成される。リングコア１１、１２および冷却部３０は、リングコア１１とリングコア１２との間に冷却部３０が挟み込まれた状態で積層されており、コイル２０は、これらリングコア１１、１２および冷却部３０を積層したものに巻回され、コイル２０の一部は、冷却部３０に接触する。なお、図１では、コイル２０は、便宜上、リングコア１１、１２および冷却部３０を積層したもの一部にのみ巻回されているが、リングコア１１、１２および冷却部３０を積層したものの全体に巻回されるものとしてもよい。

図２は、図１のＡ−Ａ断面における磁性部品１の断面斜視図である。なお、図２では、コイル２０は省略している。

リングコア１１のうち冷却部３０と接触する面と、リングコア１２のうち冷却部３０と接触する面とは、平面に形成される。

冷却部３０は、中空状になっており、中空状にした内部に流路３０ａが形成され、水や油といった冷却流体が流路３０ａに流れるように平板状に構成される。流路３０ａには、流入口６０および流出口７０が連通して設けられる。この冷却部３０は、図３に示すように、１つの第１のセラミック基板３１と、１つの第２のセラミック基板３２と、１つの第３のセラミック基板３３と、を積層して構成される。

図４は、第１のセラミック基板３１の正面図である。第１のセラミック基板３１は、環状に形成された環状部３１１と、環状部３１１の一部から外側に向って突出する突出部３１２と、を有し、第１のグリーンシートを焼生することによって平板状に製造される。第１のグリーンシートは、ロールコンパクション製法によりアルミナを用いて成型されたシート状のもので、環状部３１１および突出部３１２を有する形状に成型される。

図５は、第２のセラミック基板３２の正面図である。第２のセラミック基板３２は、第１のセラミック基板３１と同様に、環状に形成された環状部３２１と、環状部３２１の一部から外側に向って突出する突出部３２２と、を有し、第２のグリーンシートを焼生することによって平板状に製造される。第２のグリーンシートは、第１のグリーンシートとは、貫通孔３２ａが形成される点で異なる。貫通孔３２ａは、突出部３２２の第１の領域３２２ａから、突出部３２２の第２の領域３２２ｂまで、環状部３２１を略一周して一体に形成される。

図６は、第３のセラミック基板３３の正面図である。第３のセラミック基板３３は、第１のセラミック基板３１と同様に、環状に形成された環状部３３１と、環状部３３１の一部から外側に向って突出する突出部３３２と、を有し、第３のグリーンシートを焼生することによって平板状に製造される。第３のグリーンシートは、第１のグリーンシートとは、第１の連通孔３３２ａおよび第２の連通孔３３２ｂが形成される点で異なる。

第１の連通孔３３２ａは、第２のセラミック基板３２と第３のセラミック基板３３とを積層させた際に、第２のセラミック基板３２の第１の領域３２２ａに隣接する位置に形成される。この第１の連通孔３３２ａには、上述の流入口６０が連通する。また、第２の連通孔３３２ｂは、第２のセラミック基板３２と第３のセラミック基板３３とを積層させた際に、第２のセラミック基板３２の第２の領域３２２ｂに隣接する位置に形成される。この第２の連通孔３３２ｂには、上述の流出口７０が連通する。

以上の第１のセラミック基板３１と、第２のセラミック基板３２と、第３のセラミック基板３３と、を図３に示したように積層させると、第２のセラミック基板３２に形成された貫通孔３２ａが、第１のセラミック基板３１と第３のセラミック基板３３とに挟まれて、上述の流路３０ａが形成されることになる。流路３０ａの一端には、第３のセラミック基板３３の第１の連通孔３３２ａを介して、流入口６０が連通する。また、流路３０ａの他端には、第３のセラミック基板３３の第２の連通孔３３２ｂを介して流出口７０が連通する。このため、流入口６０から冷却流体を流入させると、この冷却流体は、流路３０ａを通って流出口７０から排出されることになる。

以上の磁性部品１によれば、以下の効果を奏することができる。

磁性部品１では、中空状の冷却部３０の内部に流路３０ａが形成され、この流路３０ａに冷却流体が流れる。また、冷却部３０がリングコア１１、１２に積層される。このため、リングコア１１、１２が冷却部３０に接触するので、リングコア１１、１２を直接冷却することができ、リングコア１１、１２を効率的に冷却することができる。これによれば、コアロスを上げた設計を行うことが可能になるので、磁性部品１を小型化することができる。

また、磁性部品１では、リングコア１１、１２がコア１０に設けられ、リングコア１１とリングコア１２との間に冷却部３０が挟み込むように積層される。このため、１つの冷却部３０で、この冷却部３０の一方側に積層されたリングコア１１と、この冷却部３０の他方側に積層されたリングコア１２と、の２つを直接冷却することができる。したがって、リングコア１１、１２の２つを効率的に冷却することができる。

また、磁性部品１では、冷却部３０が平板状に形成されるとともに、リングコア１１のうち冷却部３０と接触する面と、リングコア１２のうち冷却部３０と接触する面とが、平面に形成される。このため、リングコア１１、１２と冷却部３０とが接触する面積を確保することができるので、リングコア１１、１２の冷却性能を向上させることができる。

また、磁性部品１では、コイル２０が、冷却部３０に接触する領域を有するように巻回される。このため、リングコア１１、１２だけでなくコイル２０も冷却部３０に接触するので、コイル２０も直接冷却することができる。

また、磁性部品１では、冷却部３０が、冷却流体の流れる流路３０ａが形成された平板状の第２のセラミック基板３２と、第２のセラミック基板３２の一方の面に積層されて絶縁性を有する平板状の第１のセラミック基板３１と、第２のセラミック基板３２の他方の面に積層されて絶縁性を有する平板状の第３のセラミック基板３３と、で構成される。このため、冷却部３０を薄く作製することができるので、その結果、磁性部品１をさらに小型化することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上述の実施形態では、コア１０は、リングコア１１、１２の２つを備えるものとしたが、これに限らず、例えば３つのリングコアや４つのリングコアを備えるものとしてもよい。コア１０が３つのリングコアを備える場合には、冷却部３０を２つ設け、３つのリングコアのうち、第１のリングコアと第２のリングコアとの間に冷却部３０を１つ設けるとともに、第２のリングコアと第３のリングコアとの間にもう１つの冷却部３０を設けることができる。

また、上述の実施形態では、コア１０は、リングコア１１、１２を備えるものとしたが、コア１０に設けられるコアは、リングコアに限らず、例えばＥＥコアやＥＩコアやＵＵコアであってもよい。例えばコア１０がＥＩコアを備える場合には、Ｅ型のコアと、Ｉ型のコアと、の間に冷却部を挟み込めばよい。

また、上述の実施形態では、リングコア１１、１２および冷却部３０は、環状に形成された部分を有して類似する形状に形成されるものとしたが、これに限らず、コアと冷却部とが接触する面積を確保できれば、コアの形状と冷却部の形状とが類似していなくてもよい。

また、上述の実施形態では、図３に示したように、第２のセラミック基板３２は１つ積層されるものとしたが、これに限らない。第２のセラミック基板３２の厚みと、第２のセラミック基板３２を積層させる数と、によって、流路３０ａの深さが決まるため、第２のセラミック基板３２を積層させる数は、第２のセラミック基板３２の厚みと、所望する流路３０ａの深さと、に応じて適宜設定することができる。

また、上述の実施形態では、第１のセラミック基板３１、第２のセラミック基板３２、および第３のセラミック基板３３を製造するためのグリーンシートを、アルミナを用いて形成するものとした。しかし、これに限らず、例えば窒化アルミやサファイヤやダイヤモンドといった、絶縁性を有するもので形成すればよい。ただし、冷却部３０による冷却効率を向上させるため、熱伝導率の高い材料を用いて形成することが好ましい。

また、上述の実施形態では、第２のセラミック基板３２に形成される貫通孔３２ａは、突出部３２２の第１の領域３２２ａから、突出部３２２の第２の領域３２２ｂまで、環状部３２１を略一周して一体に形成されるものとした。しかし、これに限らず、突出部３２２の第１の領域３２２ａから、突出部３２２の第２の領域３２２ｂまで、螺旋状に複数周して一体に形成されるものとしてもよいし、ジグザグに蛇行させて一体に形成されるものとしてもよい。

１；磁性部品
１０；コア
１１、１２；リングコア
２０；コイル
３０；冷却部
３０ａ；流路
３１；第１のセラミック基板
３２；第２のセラミック基板
３３；第３のセラミック基板

Claims

コアを有する磁性部品であって、
第１のセラミック基板と第２のセラミック基板と第３のセラミック基板とが積層され、中空状になっており、前記中空状にした内部に平板状の流路が形成され、この流路に冷却流体が流れるように構成された冷却手段を備え、
前記コアおよび前記冷却手段は、積層されて積層コア部を構成することを特徴とする磁性部品。
前記コアは、複数のコアを備え、
前記積層コア部は、前記複数のコアの間に前記冷却手段を挟み込むように積層したもので構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁性部品。
前記冷却手段は、平板状に形成されるとともに、
前記コアの一面は、平面に形成され、
前記冷却手段の平板状の面と前記コアの平面とが接触することを特徴とする請求項１または２に記載の磁性部品。
前記磁性部品はコイルを有し、
前記コイルは、前記冷却手段に接触する領域を有するよう、前記積層コア部に巻回されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁性部品。
前記冷却手段は、
冷却流体が流れる流路が形成された平板状の流路層部と、
前記流路層部の一方の面に積層され、絶縁性を有する平板状の第１の積層部と、
前記流路層部の他方の面に積層され、絶縁性を有する平板状の第２の積層部と、を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁性部品。