JP6409706B2 - Reactor - Google Patents
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Description
本発明はリアクトルに関するものである。 The present invention relates to a reactor.
車載用のDC-DCコンバータといった電力変換装置の構成部品として、より詳細には、電力変換装置において電圧の昇圧や降圧制御をおこなう回路部品としてリアクトルが適用されている。 More specifically, a reactor is applied as a component of a power conversion device such as an in-vehicle DC-DC converter, as a circuit component that performs voltage step-up or step-down control in the power conversion device.
リアクトルの一般的な構成形態として、U型コアやI型コアの周囲にコイルが形成され、これがケース内に収容され、コアやコイルとケースの底面の間に放熱性を有する封止樹脂体がモールドされ、ケースの下方に冷却器が配設された形態を挙げることができる。 As a general configuration form of the reactor, a coil is formed around a U-shaped core or an I-shaped core, and this is accommodated in the case, and a sealing resin body having heat dissipation is provided between the core and the coil and the bottom surface of the case. A form in which a cooler is disposed below the case can be given.
この構成を図10を参照して説明する。図示するリアクトルRTは、コイルCiが配設されたコアCoがステイSを介してケースCaにボルトBで締結されており、コアCoとコイルCiとケースCaの底面の間に放熱材である封止樹脂体Reがモールドされ、ケースCaの下方には冷媒Rが還流する冷却器Clが配設されてその全体が構成されている。また、特許文献1においても、コイルの下面が放熱材を介してケースに固定されたリアクトルが開示されている。
This configuration will be described with reference to FIG. In the illustrated reactor RT, a core Co in which a coil Ci is disposed is fastened to a case Ca with a bolt B via a stay S, and a sealing material that is a heat dissipation material is interposed between the core Co, the coil Ci, and the bottom surface of the case Ca. A stop resin body Re is molded, and a cooler Cl through which the refrigerant R circulates is disposed below the case Ca to constitute the whole.
図10で示すように、リアクトルRTは通常、コイルCiから発生する熱を放熱材である封止樹脂体Reを介してケースCaの下方の冷却器Clに伝達し、冷却している。しかしながら、リアクトルRTにおいて冷却器Clは下方にのみ存在することから、放熱経路は下方へのルートのみとなっている。 As shown in FIG. 10, the reactor RT normally cools the heat generated from the coil Ci by transferring it to the cooler Cl below the case Ca through the sealing resin body Re that is a heat radiating material. However, since the cooler Cl exists only in the reactor RT, the heat dissipation path is only the downward route.
そのため、ケースCaの下方(冷却器Cl側)と上方(開放側)で温度差が生じる。そして、リアクトルRTを高温使用するにつれて温度差は大きくなり、リアクトルRTの上方部分の温度上昇によって付近の空気が熱せられ、リアクトルRTの隣接部品であるコンデンサなどへの受熱影響(熱害)が発生してしまう。たとえばリアクトルRTが急過熱した際の温度上昇などにはリアクトルRTの上方部分は対応し切れず、瞬間的に発熱する結果、周辺の空気が合わせて熱せられることになる。 Therefore, a temperature difference occurs between the lower side (cooler Cl side) and the upper side (open side) of the case Ca. The temperature difference increases as the reactor RT is used at a high temperature, and the surrounding air is heated due to the temperature rise in the upper portion of the reactor RT, and the heat receiving effect (heat damage) is generated on the capacitor and the like that are adjacent to the reactor RT. Resulting in. For example, the temperature rise at the time when the reactor RT suddenly overheats cannot respond to the upper portion of the reactor RT, and as a result of instantaneous heat generation, the surrounding air is heated together.
また、図10で示すように、コアCoが比較的剛性のあるステイSを介してケースCaに固定されているために、リアクトルRT作動時に発生する振動がケースCaに伝達され易く、リアクトルRTの低振動・低騒音性能(いわゆるNV性能)低下の一つの要因となっている。 Further, as shown in FIG. 10, since the core Co is fixed to the case Ca via a relatively rigid stay S, vibrations generated during the operation of the reactor RT are easily transmitted to the case Ca. This is one of the causes of low vibration and low noise performance (so-called NV performance).
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、リアクトルの上方付近の空気が熱せられるのが抑制され、かつ、作動時に騒音や振動の少ないリアクトルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a reactor in which air in the vicinity of the upper portion of the reactor is suppressed from being heated and has little noise and vibration during operation.
前記目的を達成すべく本発明によるリアクトルは、底面と側面と上蓋とから構成されるケースと、ケース内に配設されたコイルを具備するコアと、からなるリアクトルであって、ケースを構成する底面、側面、上蓋とコイルの間にそれぞれ放熱シートが配設されているものである。 In order to achieve the above object, a reactor according to the present invention is a reactor including a case including a bottom surface, a side surface, and an upper lid, and a core including a coil disposed in the case. A heat dissipating sheet is disposed between the bottom surface, the side surface, the top cover, and the coil.
本発明のリアクトルは、上方が開放したケースでなく、上蓋を備えたケース内にコアおよびコイルを収容する構成、および、コイルとケース構成部材の間に放熱シートを介在させた構成に特徴を有するものである。 The reactor according to the present invention is characterized in that the core and the coil are housed in a case provided with an upper lid, not the case where the upper part is opened, and the structure in which a heat radiation sheet is interposed between the coil and the case constituent member. Is.
直方体状のケースは、底面と4つの側面と上蓋の計6つの面を有しているが、断面が矩形のコアに対してその周囲に形成されたコイルも矩形の外周面を有しており、したがって、4つの外周面を有している。 The rectangular parallelepiped case has a total of six surfaces, that is, a bottom surface, four side surfaces, and an upper lid, but the coil formed in the periphery of the rectangular core has a rectangular outer peripheral surface. Therefore, it has four outer peripheral surfaces.
したがって、たとえばコアに対して1つのコイルが形成されている形態では、コイルの4つの外周面と、ケースを構成する底面と左右2つの側面と上蓋の4つの内面のそれぞれの隙間において、計4つの放熱シートが配設される。なお、ケースの残りの2つの側面とコアの間の隙間にも、放熱シートがさらに配設されてもよい。 Therefore, for example, in the form in which one coil is formed with respect to the core, a total of 4 are provided in the gaps between the four outer peripheral surfaces of the coil, the bottom surface constituting the case, the two left and right side surfaces, and the four inner surfaces of the upper lid. Two heat dissipating sheets are provided. In addition, a heat radiating sheet may be further disposed in a gap between the remaining two side surfaces of the case and the core.
また、環状のコアに2つのコイルが形成されている形態では、2つのコイルのそれぞれ上面と下面、右側コイルの右側側面と左側コイルの左側側面と、ケースの間に計6つの放熱シートが配設される。また、この形態では、2つのコイルの間にも放熱シートが配設され、計7つの放熱シートが配設されてもよい。 In the form in which two coils are formed on the annular core, a total of six heat dissipating sheets are arranged between the upper and lower surfaces of the two coils, the right side surface of the right coil, the left side surface of the left coil, and the case. Established. In this embodiment, a heat radiating sheet may be disposed between the two coils, and a total of seven heat radiating sheets may be disposed.
また、コイルとケースの構成部材の間に放熱シートが介在することに加えて、ケース内に放熱性の封止樹脂材料がモールドされ、封止樹脂体が形成されてもよい。この形態では、放熱シートと放熱性の封止樹脂体という二種類の放熱部材がケース内に存在することになる。 Moreover, in addition to the heat dissipation sheet being interposed between the coil and the constituent members of the case, a heat dissipation sealing resin material may be molded into the case to form a sealing resin body. In this form, two types of heat dissipation members, that is, a heat dissipation sheet and a heat dissipation sealing resin body, are present in the case.
本発明のリアクトルにおいても、ケースの底面下方には冷媒が還流する冷却器が配設される形態が望ましい。 Also in the reactor of this invention, the form by which the cooler which a refrigerant | coolant recirculates | circulates below the bottom face of a case is desirable.
本発明のリアクトルによれば、放熱経路がケース下方の冷却器へ向かうルートのみならず、コイルの上面から放熱シート、ケースの上蓋を介して放熱される上方へのルートや、コイルの左右の側面から左右の放熱シート、ケースの側面を介して放熱される側方へのルートを有することから、放熱性能に優れたリアクトルとなる。 According to the reactor of the present invention, not only the route for the heat dissipation path to the cooler below the case, but also the upper route for radiating heat from the upper surface of the coil via the heat dissipation sheet and the upper lid of the case, and the left and right side surfaces of the coil Since it has a route from the right and left heat dissipation sheets and the side where heat is radiated through the side surfaces of the case, the reactor has excellent heat dissipation performance.
また、リアクトルの上方部分が温度上昇して付近の空気が熱せられるのが解消されることにより、リアクトルの隣接部品であるコンデンサなどへの受熱影響(熱害)の発生も生じ得ない。 In addition, since the temperature of the upper part of the reactor is raised and the surrounding air is heated, the influence of heat reception (heat damage) on the capacitor and the like adjacent to the reactor cannot occur.
さらに、比較的軟らかい放熱シートを介してコイル(およびコア)がケースの内面に固定されること、すなわち、従来のリアクトルのようにコアがステイを介してケースにボルト締結等されないことから、リアクトル作動時の振動が放熱シートで吸収されてケースへ伝播され難く、このことに起因して騒音の発生も抑制される。したがって、騒音・振動抑制効果の高いリアクトルとなる。 In addition, the coil (and core) is fixed to the inner surface of the case via a relatively soft heat dissipation sheet, that is, the core is not bolted to the case via the stay as in the case of a conventional reactor. The vibration at the time is absorbed by the heat-dissipating sheet and is not easily transmitted to the case, and as a result, the generation of noise is also suppressed. Therefore, the reactor has a high noise / vibration suppressing effect.
以上の説明から理解できるように、本発明のリアクトルによれば、上蓋を備えたケース内にコアおよびコイルを収容し、コイルの外周面とケース構成部材の間にそれぞれ放熱シートを介在させたことにより、コイルやコア等の発熱源からの放熱ルートが下方の冷却器側へのルートのみならず、上方へのルートや左右側方へのルートも確保され、放熱性能に優れたリアクトルとなる。そして、リアクトルの上方部分の空気が熱せられることがなくなり、隣接部品に対する熱害も発生しない。さらに、放熱シートを介してコイル(およびコア)がケースに固定されていることから、リアクトル作動時の騒音や振動に対する抑制効果が高くなり、NV性能に優れたリアクトルとなる。 As can be understood from the above description, according to the reactor of the present invention, the core and the coil are accommodated in the case having the upper lid, and the heat dissipation sheet is interposed between the outer peripheral surface of the coil and the case constituent member. As a result, the heat dissipation route from the heat source such as the coil and the core is secured not only to the lower cooler side, but also to the upper route and the left and right side routes, and the reactor has excellent heat dissipation performance. And the air of the upper part of a reactor is no longer heated, and the heat damage with respect to an adjacent component does not generate | occur | produce. Furthermore, since the coil (and the core) are fixed to the case via the heat dissipation sheet, the effect of suppressing noise and vibration during the operation of the reactor is increased, and the reactor has excellent NV performance.
以下、図面を参照して本発明のリアクトルの実施の形態1〜6を説明する。 Hereinafter, the first to sixth embodiments of the reactor of the present invention will be described with reference to the drawings.
(リアクトルの実施の形態1)
図1は本発明のリアクトルの実施の形態1の縦断面図であり、図2は図1のII−II矢視図である。図示するリアクトル10は、ケース4と、絶縁樹脂製のボビン3を介してコイル2が配設されたコア1と、ケース4の下方に配設されて冷媒が還流する冷却器7とから大略構成されている。
(
1 is a longitudinal sectional view of a reactor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view taken in the direction of arrows II-II in FIG. The illustrated
コア1は、U型コアやI型コアが不図示のギャップ板を介して略環状に構成されたものであり、樹脂と軟磁性粉末等から形成される。ここで、軟磁性粉末としては、Fe、Co、Niなどの鉄族金属、鉄を主成分とする合金粉等を適用できる。特に、Fe-Si系合金、Fe-Ni系合金、Fe-Al系合金、Fe-Co系合金、Fe-Cr系合金、Fe-Si-Al系合金や希土類金属、フェライトなどを適用できる。一方、樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであってもよいが、硬化炉を不要とでき、製造時間短縮を図ることのできる射出成形が可能な熱可塑性樹脂を適用するのが好ましい。適用される熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メタクリル、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。また、ギャップ板は、例えばアルミナ(AL2O3)やジルコニア(ZrO2)などのセラミックスで成形することができる。なお、ギャップ板なしの構造にてリアクトルコアの電磁気特性、すなわちインダクタンスを保証できる場合には、コア間のギャップ板の介在は不要となる。
The
コイル2は、銅製の導線と、導線の周囲に形成されたエナメル被膜等の絶縁被膜から構成されており、占積率の高い平角線が好適である。
The
冷却器7は、その内部に流路が形成され、冷媒が流路を還流することで伝熱されてきた熱をクーリングする。ここで、冷媒としては、ラジエータ等からのクーリング水やクーリングエアが適用できる。
The
ケース4はアルミニウムやその合金などから形成され、図1の断面において、底面4a、左右の側面4b、4cと、上蓋4dから構成されており、図2で示すようにさらに側面4e,4fを有している。
The
図1において、コイル2の外形は略矩形であり、その4つの外周面がそれぞれ、ケース4の底面4a、左右の側面4b、4c、および上蓋4dに対向している。
In FIG. 1, the outer shape of the
リアクトル10では、これら4つのコイル2とケース4の対向箇所に放熱シート5a,5b,5c,5dが配設されており、これら放熱シート5a等でコイル2(およびコア1)がケース4に固定されている。すなわち、図10で示す従来のリアクトルRTのように、ステイSを介したボルトBによる締結にてコアCoおよびコイルCiがケースCaに固定されるものではない。
In the
ここで、放熱シート5a,5b,5c,5dは、湿気硬化型、常温硬化型(1液タイプ、2液混合タイプのいずれであってもよい)であれば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等をベース樹脂とした材料から形成される。
Here, if the
ここで、シリコーン樹脂に関してさらに説明すると、このシリコーン樹脂(シリコーンポリマー)は、ケイ素と酸素が交互に結合してポリマーが形成されたシロキサン結合構造を主骨格としたものであるが、加硫剤等の添加剤の有無や種類によって、シート状のものやペースト状のもの、液状のものが存在しており、放熱シート5a,5b,5c,5dを形成するシリコーンとしてはシート状のシリコーンが使用できる。また、シリコーンポリマー自体の熱伝導率は0.16W/mKと小さいものの、これにシリカやアルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化マグネシウム等の熱伝導性フィラーが混合されることで、この混合量(混合割合)に応じて高い放熱性を有するシリコーンとなることから、所望の放熱性を満足するように適宜のフィラーが含有された樹脂材料を使用するのが好ましい。
Here, the silicone resin will be further described. This silicone resin (silicone polymer) has a siloxane bond structure in which a polymer is formed by alternately bonding silicon and oxygen as a main skeleton. Depending on the presence or absence and type of additives, there are sheet-like, paste-like, and liquid-type ones, and sheet-like silicone can be used as the silicone forming the heat-dissipating
たとえば、熱伝導率λ≧0.5W/mK、絶縁性(体積固有抵抗)≧1012Ωcm、初期硬さ(デュロメータTypeA)≦50の物性を備えた放熱シート5a,5b,5c,5dを適用できる。
For example,
図1,2で示すリアクトル10によれば、上蓋4dを備えたケース4内にコア1およびコイル2を収容し、コイル2の外周面とケース構成部材の間にそれぞれ放熱シート5a,5b,5c,5dを介在させたことにより、コイル2やコア1等の発熱源からの放熱ルートが下方の冷却器7側へのルートのみならず、上方へのルートや左右側方へのルートも確保され、放熱性能に優れたリアクトル10となる。そして、リアクトル10の上方部分の空気が熱せられることがなくなり、隣接部品に対する熱害も生じ得ない。さらに、放熱シート5a,5b,5c,5dを介してコイル2(およびコア1)がケース4に固定されていることから、リアクトル10作動時の騒音や振動に対する抑制効果が高くなり、NV性能に優れたリアクトル10となる。
According to the
次に、図3を参照してリアクトル10の製造方法を概説する。
Next, a method for manufacturing the
まず、図3(a)で示すように、上蓋4dが開放されたケース4のうち、底面4aの内側と左右の側面4b、4cの内側に放熱シート5a,5b,5cを貼り付け、ボビン3を介してコイル2を備えたコア1をケース4内に収容する(X1方向)。
First, as shown in FIG. 3A, in the
次に、図3(b)で示すようにコイル2の上面に放熱シート5dを貼り付けた後、上蓋4dを組み付けることで図1,2で示すリアクトル10が製造される。なお、上蓋4dの内面に放熱シート5dを貼り付け、これをコイル2の上面に設置する方法であってもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, after the
このように、図示するリアクトル10では、コアやコイルをステイを介してケースにボルト締結して固定するものでないことから、ボルト締結用の孔をケースに設ける必要もないし、締結用のボルトも不要となる。そして、放熱シート5a,5b,5c、5dを所定の位置に貼り付け、コイル2をこれらに貼り付けるだけでケース4とコイル2(およびコア1)の固定がおこなわれることから、組み付けも極めて容易である。
Thus, in the illustrated
(リアクトルの実施の形態2)
図4は本発明のリアクトルの実施の形態2の縦断面図である。図示するリアクトル10Aは、図1,2で示すリアクトル10に対し、コア1の2つの端面とケース4の側面4e,4fの間にも放熱シート5e,5fを配設したものである。
(
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a reactor according to a second embodiment of the present invention. A
すなわち、ケース4は上蓋4dを含めて六面体であるが、この六面全ての内面に放熱シート5a、5b、5c、5d、5e、5fが配設されている。
That is, the
このようにケース4の六面全ての内面に放熱シート5a、5b、5c、5d、5e、5fを配設し、これらを介してコア1やコイル2を固定したことにより、リアクトル10A作動時の騒音や振動に対する抑制効果は一層高くなり、より一層NV性能に優れたリアクトル10Aとなる。
Thus, by disposing the
(リアクトルの実施の形態3)
図5は本発明のリアクトルの実施の形態3の縦断面図である。図示するリアクトル10Bは、図1,2で示すリアクトル10に対し、ケース4内に封止樹脂材料をモールドして、放熱シート5a、5b、5c、5d以外に封止樹脂体6を形成したものである。
(
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a reactor according to a third embodiment of the present invention. The illustrated
ここで、封止樹脂体6も放熱シート5a、5b、5c、5dと同様、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等をベース樹脂とした材料から形成される。
Here, the sealing
また、このように、放熱シート5a、5b、5c、5dと封止樹脂体6が混在する形態では、放熱シート5a、5b、5c、5dの熱伝導率が封止樹脂体6の熱伝導率よりも高くなるように双方の材料を選定するのが好ましい。
In this way, in the form in which the
リアクトル10Bによれば、放熱シート5a、5b、5c、5dと封止樹脂体6がケース4内に配設されたことにより、より一層放熱性能に優れたリアクトル10Bとなる。
According to the
また、図示を省略するが、リアクトル10Bの製造過程において、ケース内に封止樹脂材料をモールドし、上蓋を閉塞した際に、封止樹脂材料の一部が上蓋と側面の間に漏れ出し、これが硬化することで上蓋の固定を図ることができる。すなわち、上蓋の固定に際してシール工程や接着工程などが不要となる。
Although illustration is omitted, in the manufacturing process of the
(リアクトルの実施の形態4,5,6)
図6は本発明のリアクトルの実施の形態4の縦断面図である。図示するリアクトル10Cは、ケース4内に環状のコア1に配設された2つのコイル2,2が内在するものである。
(
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a reactor according to a fourth embodiment of the present invention. The illustrated
したがって、リアクトル10Cでは、図6において左側のコイル2の左側側面とケース4の側面4bの間に放熱シート5bが介在し、右側のコイル2の右側側面とケース4の側面4cの間に放熱シート5cが介在し、さらに、各コイル2の上下面とケース4の上蓋4d、底面4aの間にそれぞれ、放熱シート5d、5aが介在している。
Therefore, in the reactor 10C, in FIG. 6, the
一方、図7は本発明のリアクトルの実施の形態5の縦断面図である。図示するリアクトル10Dは、リアクトル10Cに対し、さらに2つのコイル2,2間にも放熱シート5gが介在したものである。
On the other hand, FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a reactor according to a fifth embodiment of the present invention. In the illustrated
さらに、図8は本発明のリアクトルの実施の形態6の縦断面図である。図示するリアクトル10Eは、リアクトル10Dに対し、ケース4内に封止樹脂体6が形成されたものである。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a reactor according to a sixth embodiment of the present invention. The illustrated
いずれのリアクトル10C,10D,10Eにおいても、リアクトル10,10A,10Bと同様、放熱性能に優れ、NV性能に優れたリアクトルとなる。
In any of the
(NV性能を検証した実験とその結果)
本発明者等はNV性能を検証した実験をおこなった。この実験では、図1,2で示す本発明のリアクトル(実施例であって、コイルの外周の4面がケースに固定された形態)と、図10で示す従来のリアクトル(比較例であって、コアがステイを介してケースにボルト締結された形態)を製作し、双方のリアクトルを作動させて振動を測定した。
(Experiment and results of NV performance verification)
The present inventors conducted experiments to verify NV performance. In this experiment, the reactor of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 (example, in which the four outer peripheral surfaces of the coil are fixed to the case) and the conventional reactor shown in FIG. 10 (comparative example) The core was bolted to the case via the stay), and both reactors were operated to measure vibration.
図9に実験結果を示す。ここで、図9においては、比較例の振動の最大値を100とし、実施例の振動の最大値はこの100に対する比率で示している。 FIG. 9 shows the experimental results. Here, in FIG. 9, the maximum value of the vibration of the comparative example is set to 100, and the maximum value of the vibration of the example is shown as a ratio to 100.
比較例の100に対し、実施例は44となり、56%も振動低減が図られることが実証されている。 Compared to 100 of the comparative example, the example is 44, and it has been demonstrated that the vibration can be reduced by 56%.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…コア、2…コイル、3…ボビン、3a…ボルト、4…ケース、4a…底面、4b、4c、4e,4f…側面、4d…上蓋、5a、5b、5c、5d、5e、5f、5g…放熱シート、6…封止樹脂体、7…冷却器、10,10A,10B,10C,10D,10E…リアクトル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ケース内に配設されたコイルを具備するコアと、からなるリアクトルであって、
ケースを構成する底面、側面、上蓋とコイルの間にそれぞれ放熱シートが配設されており、
前記放熱シートのみを介して前記コイルおよび前記コアが前記ケースに固定されているリアクトル。 A case composed of a bottom surface, a side surface and an upper lid;
A core comprising a coil disposed in a case, and a reactor,
A heat dissipating sheet is arranged between the bottom, side, upper lid and coil constituting the case ,
A reactor in which the coil and the core are fixed to the case through only the heat dissipation sheet .
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