JP6573045B1 - リアクトル - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水の通流によって効果的に冷却されるリアクトルを提供する。【解決手段】箱状をなす外側ケース２の中に同じく箱状をなす内側ケース３が収容されており、両者間の隙間によって、開口面２４以外の５面に冷媒流路が形成されている。外側ケース２の開口縁と内側ケース３の開口縁との間は、枠状のカバー６によって覆われている。コイル４が内側ケース３の中に配置された上で、端子４ａ，４ｂを残してコイル４が埋まるように、磁性粉末混合樹脂が充填される。この磁性粉末混合樹脂によって、コア５が構成される。冷媒配管コネクタの一方を冷媒入口、他方を冷媒出口として、外側ケース２の長手方向に沿って冷却水が通流する。コイル４ならびにコア５を囲む５面に沿って冷却水が通流するので、効果的に冷却される。【選択図】図６

Description

この発明は、電力変換装置などに用いられるリアクトル、特に冷却機構を備えたリアクトルに関する。

例えばインバータ等の電力変換装置を構成する部品の一つとして、コイルおよびコアを含むリアクトルが用いられる。電力変換装置を小型化するためには、当該電力変換装置を構成する部品を小型化する必要があるが、電力変換装置を構成する代表部品であるリアクトルの小型化のためには、発熱部品であるリアクトルを効率よく冷却しなければならない。リアクトルは発熱量が大きい部品であり、リアクトルが発熱することによる他部品への熱害を減らすように考慮する必要がある。

特許文献１には、コアに巻回されたコイルの側面に沿って板状のヒートシンクからなる冷却器を配設し、この冷却器とコイルとの間の隙間を埋めるようにポッティング材を注入した構成のリアクトルが記載されている。コイルの一部がポッティング材の中に埋まっており、コイルの引出線がポッティング材を通して引き出されている。冷却器は、外側面に放熱フィンを備えており、外気によって冷却作用を受ける。

特許文献２には、ケースの中にコイルを収容し、このコイルの内側および外側（コイルとケースとの間）に磁性粉末混合樹脂を充填してコアを形成するとともに、このコアを通して冷却管を設けた水冷式のリアクトルが開示されている。冷却管は、アルミニウムからなり、磁性粉末混合樹脂からなるコアの中に埋設されている。

特開２０１７−９２１６９号公報 特開２００７−３３５８３３号公報

特許文献１の構成では、リアクトルの端子となるコイルの引出線をポッティング材を介して冷却することで、リアクトルの端子に接続された他部品へ端子を介して伝達される熱を抑制する作用は得られるものの、リアクトルの端子に接続されていない他の部品へコイルやコアから空気を介してあるいは放射により伝わる熱を低減することはできない。特に、コイルやコアは冷却器と接する面以外は露出しているので、他部品へ伝わる熱を遮断することができない。

特許文献２の構成では、金属製の冷却管がケースの中を通して配置されているが、コイルと冷却管との間の絶縁距離の確保やリアクトル性能を満たす上で冷却管の位置が制約されるため、冷却管を含めたケースの小型化が困難である。また、冷却管から離れた部位の熱の回収は十分に行えず、全体的に冷却することができない。そのため、相対的に高温となっている部位から他部品へ熱が伝わる懸念がある。

この発明の一つの態様のリアクトルは、
一つの側面が開口面をなす箱状の内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、両端の端子が上記開口面に位置するコイルと、
上記コイルが上記端子を残して埋まるように上記内側ケースの中に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
を備えて構成されている。

このような構成では、冷媒入口から流入した冷媒は、端子が位置する開口面を除いた全ての面を囲む冷媒流路を通して流れる。これにより、コイルならびにコアの周囲が冷媒流路で囲まれた形となり、コイルならびにコアが効果的に冷却される。特に、磁性粉末混合樹脂からなるコアが内側ケースの内壁面に密着しており、該内側ケースを介して冷媒に確実に熱が伝達されるので、効果的な熱の回収がなされる。また、外側ケースの外側の表面温度は、冷媒流路によって実質的にコイルから断熱されることから、端子が位置する開口面を除くいずれの面においても低く抑制される。そのため、隣接して配置される他の部品への熱的影響が少なくなる。

また他の一つの態様では、
一つの側面が開口面をなす箱状の内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、両端の端子が上記開口面に位置するコイルおよびコアを含むリアクトルアッセンブリと、
上記リアクトルアッセンブリが上記端子を残して埋まるように上記内側ケースの中に充填された熱伝導性ポッティング材と、
を備えてリアクトルが構成されている。

このような構成においても、同様に、端子が位置する開口面を除いた全ての面を冷媒流路が囲っており、冷媒入口から冷媒出口へと冷媒流路を通して冷媒が流れることにより、周囲が冷媒流路で囲まれた形となるリアクトルアッセンブリが効果的に冷却される。コイルおよびコアを含むリアクトルアッセンブリが熱伝導性ポッティング材の中に埋まっており、この熱伝導性ポッティング材は内側ケースの内壁面に密着する。従って、内側ケースを介して冷媒に確実に熱が伝達されるので、効果的な熱の回収がなされる。また、外側ケースの外側の表面温度は、冷媒流路によって実質的にコイルから断熱されることから、端子が位置する開口面を除くいずれの面においても低く抑制される。そのため、隣接して配置される他の部品への熱的影響が少なくなる。

冷媒としては、例えば、水を主たる成分とする冷却水や、絶縁性を有する冷却油（例えば鉱油）などの液相冷媒を用いることができるが、ガス状の冷媒や気液混合型の冷媒などであってもよい。

好ましい一つの実施例では、
上記内側ケースおよび上記外側ケースは、それぞれ直方体形状の箱状をなし、
上記外側ケースは、上記内側ケースの上記開口面に対応した一つの側面が開口面をなすとともに、この外側ケースの上記開口面を通して上記内側ケースが上記外側ケースの中に組付可能であり、
上記外側ケースの長手方向の一端部に上記冷媒入口が、他端部に上記冷媒出口が、それぞれ設けられている。

従って、冷媒は直方体形状をなす内側ケースおよび外側ケースの長手方向に沿って流れ、効率よく熱交換がなされる。そして、直方体形状の６つの面の中で端子が位置する開口面を除く５つの面が冷媒流路で囲まれた形となる。

一つの態様では、この発明のリアクトルは、上記外側ケースの上記開口面となる側面に取り付けられて、当該外側ケースの上記開口面と上記内側ケースとの間を覆う枠状のカバーをさらに備えている。外側ケースの開口面は内側ケースを内部に組付可能なように内側ケースよりも大きなものとなるが、外側ケースと内側ケースとの間を枠状のカバーが覆っており、このカバーによって冷媒流路が密閉された形となる。

上記冷媒流路に接する上記内側ケースの外側面の少なくとも一部に、冷却フィンが設けられていてもよい。この冷却フィンによって熱交換面積が拡大する。

さらに本発明の一つの態様では、ポッティング材を用いずに、内側ケースの中に冷媒となる絶縁油が充填される。

すなわち、リアクトルは、
一つの側面が開口面をなす箱状をなし、冷媒となる絶縁油が充填されるとともに該絶縁油が通流可能な連通口を有する内側ケースと、
上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、端子が上記開口面に位置するコイルおよびコアを含むリアクトルアッセンブリと、
上記端子が導出された状態で上記開口面を覆う蓋部材と、
を備えて構成されている。

この構成では、連通口を介して内側ケースの中に絶縁油が充填された状態となり、この絶縁油によって、リアクトルアッセンブリが絶縁されると同時に、リアクトルアッセンブリから内側ケースへの熱の伝達がなされる。そして、内側ケースと外側ケースとの間の冷媒流路を流れる絶縁油によって、内側ケースひいてはリアクトルアッセンブリが冷却される。なお、この冷媒流路と内側ケース内部とは、内側ケース内部が絶縁油で満たされるように連通口を介して互いに連通していればよく、内側ケースの中で必ずしも絶縁油が積極的に流動する必要はない。

この発明に係るリアクトルによれば、コイルおよびコアを収容した内側ケースの端子が位置する開口面以外の全ての面が冷媒流路によって囲まれており、コイルおよびコアが効果的に冷却される。特に、コアとなる磁性粉末混合樹脂やポッティング材あるいは絶縁油が内側ケースの中に充填されており、内側ケースの内壁面に密着しているので、冷媒に確実に熱が回収される。また外側ケースの表面温度も低くなることから、他の部品への熱的影響が少なくなる。

リアクトルの第１実施例を示す斜視図。 第１実施例のリアクトルの平面図。 第１実施例のリアクトルの正面図。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。 外側ケースと内側ケースとを分解して示した分解斜視図。 第１実施例のリアクトルの製造工程を示す工程説明図。 冷却水の流れを示す説明図であり、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は正面図、にそれぞれ対応した説明図。 リアクトルの第２実施例を示す斜視図。 第２実施例のリアクトルの平面図。 第２実施例のリアクトルの正面図。 図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 外側ケースと内側ケースとを分解して示した分解斜視図。 第２実施例のリアクトルの製造工程を示す工程説明図。 外側ケースの外側面に他の電子部品を取り付けた変形例の斜視図。 第４実施例のリアクトルを示す斜視図。 第４実施例のリアクトルの分解斜視図。

以下、この発明に係るリアクトル１の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、例えば電気自動車やハイブリッド型自動車におけるインバータの構成部品として用いられるリアクトル１の第１実施例を示す斜視図である。図２は第１実施例のリアクトル１の平面図、図３は正面図、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図、である。このリアクトル１は、直方体形状をなす外側ケース２と、図４に示すように、外側ケース２の中に収容された同じく直方体形状をなす内側ケース３と、内側ケース３の中に配置されたコイル４と、このコイル４とともに内側ケース３の中に収容されたコア５と、を備えている。図５は、外側ケース２と内側ケース３とを分解して示した分解斜視図である。このように車両に搭載されるリアクトル１にあっては、コイル４が発熱することに加えて、リアクトル１が配置されるエンジンルーム内等の雰囲気温度が比較的に高温（一例では１００°以上）となり得ることから、冷媒を用いた強制的な冷却が必要である。第１実施例では、冷媒として、例えば、水を主たる成分とする冷却水が用いられる。

外側ケース２は、金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。外側ケース２は、直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状をなす。すなわち、外側ケース２は、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁１１と、相対的に広い幅（Ｗ１）を有する側面を構成する一対の側壁１２と、相対的に狭い幅（Ｗ２）を有する側面を構成する一つの底壁１３と、この底壁１３に対向する相対的に狭い幅（Ｗ２）の側面に相当する開口面１４と、を備えている。上記開口面１４には、さらに、矩形の枠状をなすカバー６が取り付けられている。

一対の端部壁１１の中心部には、一方が冷媒入口となり他方が冷媒出口となる冷媒配管コネクタ１５がそれぞれ接続されている。これらの冷媒配管コネクタ１５は、外側ケース２の長手方向に沿って延びた円管状をなしており、図示せぬポンプを含む冷却水循環系に接続されている。

内側ケース３は、外側ケース２と同様に金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。内側ケース３は、外側ケース２とほぼ相似形でかつ外側ケース２よりも小さな直方体形状をなし、外側ケース２と同じく直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状に形成されている。すなわち、内側ケース３は、図５の分解斜視図に示すように、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁２１と、相対的に広い幅（Ｗ３）を有する側面を構成する一対の側壁２２と、相対的に狭い幅（Ｗ４）を有する側面を構成する一つの底壁２３と、この底壁２３に対向する相対的に狭い幅（Ｗ４）の側面に相当する開口面２４と、を備えている。一対の側壁２２および底壁２３の表面には、内側ケース３の長手方向に沿って直線状に延びた冷却フィン２５が多数形成されている。例えば、側壁２２および底壁２３の全面に、等ピッチで多数の冷却フィン２５が並んで形成されている。

内側ケース３の開口面２４は、外側ケース２の開口面１４に対応した面にある。つまり、外側ケース２と内側ケース３とが組み合わされた状態では、外側ケース２の開口面１４の中に内側ケース３の開口面２４が位置する。そして、この開口面１４，２４を除く５面においては、内側ケース３と外側ケース２との間に、冷媒流路２７となる隙間が構成されている。換言すれば、外側ケース２が内側ケース３の開口面２４以外の５面の外側を囲っており、それぞれの面に冷媒流路２７を構成している。図４に示すように、内側ケース３のフィン２５は外側ケース２の内壁面に近付くように突出しているが、冷却フィン２５先端は外側ケース２の内壁面に接しておらず、冷却水が冷却フィン２５を横切って流れ得るように僅かな隙間が残存している。

枠状のカバー６は、外側ケース２の開口縁と内側ケース３の開口縁とに跨って設けられており、両者間に形成された冷媒流路２７の開口面を閉塞している。例えば、一つの例では、カバー６は、外側ケース２および内側ケース３と同様の材質の金属板からなり、外周縁が外側ケース２の開口縁に溶接（あるいはロー付け）され、かつ内周縁が内側ケース３の開口縁に溶接（あるいはロー付け）されている。これにより、冷媒流路２７が密閉されていると同時に、内側ケース３と外側ケース２とが堅固に一体化されている。あるいは、カバー６を外側ケース２ならびに内側ケース３に対してネジ等で固定し、各々の接合面を、例えば、液体ガスケット等のシール材でもってシールするようにしてもよい。あるいはカバー６に相当する部分を内側ケース３と一体に形成し、外側ケース２の開口縁に溶接（あるいはロー付け）もしくはネジ止めするようにしてもよい。

内側ケース３内に収容されるコイル４は、図６に示すように、内側ケース３の直方体形状に対応して偏平な略長方形に沿った形に素線を巻回したものである。例えば、素線として比較的断面積の大きな長方形断面のもの（いわゆる平角状の素線）を用い、この素線を径方向に重ねることなく螺旋状に巻いた構成となっている。そして、素線の両端がそれぞれ端子４ａ，４ｂとして引き出されている。これら２つの端子４ａ，４ｂは、全体として細長い形に構成されたコイル４の長手方向両端部に互いに離れて位置しており、かつ互いに平行に延びている。なお、このコイル４は、当該コイル４の中心軸線（磁気的な中心軸線）が内側ケース３の幅の広い方の側面（側壁２２）と直交するような形で巻回されている。

上記コイル４は、一対の端子４ａ，４ｂが開口面２４から突出した姿勢でもって内側ケース３の中に配置されている。そして、内側ケース３の中には、上記コイル４が端子４ａ，４ｂを残して埋まるように磁性粉末混合樹脂が充填されており、この磁性粉末混合樹脂によってコア５が形成されている。

磁性粉末混合樹脂としては、例えば、未硬化時に適宜な流動性を有する液状をなすエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂に、鉄、フェライト、等の磁性粉末を混合したものが用いられる。この場合には、コイル４を配置した内側ケース３の中に液状をなす磁性粉末混合樹脂を注入ないし充填した後に、加熱炉等で加熱することにより硬化し、コア５が形成される。あるいは熱可塑性樹脂に磁性粉末を混合し、加熱溶融した状態で内側ケース３の中に射出するようにしてもよい。あるいは、いわゆる圧粉コアの形成と同様に、予めバインダとなる樹脂で表面をコーティングしてなる磁性粉末を内側ケース３内に充填し、加圧かつ加熱してコア５を形成するようにしてもよい。

なお、ケース２，３の組立とコア５の充填・形成の２つの工程の順序は任意である。つまり、外側ケース２と内側ケース３とを組み立てた後に内側ケース３の中にコイル４を配置するとともに磁性粉末混合樹脂の充填を行ってもよく、あるいは、内側ケース３内にコイル４を配置して磁性粉末混合樹脂の充填を行った後に、この内側ケース３と外側ケース２とを組み立てるようにしてもよい。外側ケース２と内側ケース３とをカバー６の溶接ないしロー付けを介して一体化するようにした実施例の場合には、外側ケース２と内側ケース３とを一体化した後に、コイル４の挿入およびコア５の形成が行われる。

図６は、リアクトル１の製造工程の一例を示しており、外側ケース２と内側ケース３とを一体化した上で、工程（ａ）に示すように内側ケース３の中にコイル４が挿入・配置される。その後、工程（ｂ）に示すように、内側ケース３の中に磁性粉末混合樹脂を注入ないし充填して、コア５が形成される。

上記のように構成されたリアクトル１にあっては、外側ケース２の冷媒配管コネクタ１５の一方を冷媒入口とし他方を冷媒出口として図外のポンプにより冷却水が強制的に通流する。図７は、リアクトル１内部の冷却水の流れを矢印で示した説明図であり、図示するように、冷媒入口から流入した冷却水は外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間の冷媒流路２７において放射状に拡がり、さらに、外側ケース２の側壁１２ならびに底壁１３と内側ケース３の側壁２２ならびに底壁２３との間の冷媒流路２７をこれらケース２，３の長手方向に沿って流れる。そして、他方の外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間の冷媒流路２７を介して冷媒出口へと流れ出る。つまり、冷却水は、端子４ａ，４ｂが位置する開口面１４，２４を除いた５面に沿って流れ、これら５面に囲まれたコイル４ならびにコア５を効果的に冷却する。特に、磁性粉末混合樹脂からなるコア５が内側ケース３の内壁面に密着しており、該内側ケース３を介して冷却水に確実に熱が伝達されるので、効果的な熱の回収がなされる。内側ケース３が冷却フィン２５を備えることで内側ケース３と冷却水との間の熱交換面積が大きくなり、内側ケース３から冷却水への熱伝達が向上する。また、外側ケース２の外側の表面温度は、冷媒流路２７によって内側ケース３から実質的に断熱されることから、開口面１４を除くいずれの面においても低くなり、従って、隣接して配置される他の部品への熱的影響が少なくなる。

ここで、上記実施例では、直方体の長手方向に沿った４つの側面の中で相対的に幅の狭い側面が開口面１４，２４となっているため、冷媒流路２７を具備しない面積が最小限となる。つまり、逆に冷媒流路２７で覆われる面積が最大限に大きくなっており、コイル４ならびにコア５が効果的に冷却されるとともに外部への放熱が少なくなる。前述したように、車両用のリアクトル１にあってはコイル４が発熱体であると同時に周囲雰囲気も高温となるが、広い面積に冷却水が流れることで、コイル４ならびに外側ケース２を比較的低い温度に維持することができる。

なお、図示例では内側ケース３の外側面である側壁２２および底壁２３の計３面に冷却フィン２５が設けられているが、１面もしくは２面に冷却フィン２５を設けるようにしてもよく、あるいは、圧力損失と流量とのバランスや加工コスト低減等のために冷却フィン２５を具備しない構成であってもよい。

また、図示例では外側ケース２の端部壁１１の中央部に冷媒入口および冷媒出口となる冷媒配管コネクタ１５がそれぞれ取り付けられているが、外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間に形成される冷媒流路２７（つまり長手方向の両端部の冷媒流路２７）に冷媒入口および冷媒出口が連通していればよく、他の構成も可能である。例えば、冷媒配管コネクタ１５と他の部品との干渉を回避するために、端部壁１１の面と平行に延びた冷媒配管コネクタ１５が外側ケース２の側壁１２ないし底壁１３の端部（具体的には端子４ａ，４ｂの外側面よりも外側ケース２の長手方向で外側となる領域）に接続された構成であってもよい。

次に、リアクトル１の第２実施例を、図８〜図１３に基づいて説明する。なお、第１実施例のものと基本的に同様の箇所には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図８は、第２実施例のリアクトル１の斜視図、図９は第２実施例のリアクトル１の平面図、図１０は正面図、図１１は図１０のＢ−Ｂ線に沿った断面図、である。

このリアクトル１は、第１実施例のリアクトル１と同様に、直方体形状をなす外側ケース２と、外側ケース２の中に収容された同じく直方体形状をなす内側ケース３と、外側ケース２の開口縁と内側ケース３の開口縁とに跨って設けられた矩形の枠状をなすカバー６と、を備えている。図１２は、これらの外側ケース２と内側ケース３とカバー６との分解斜視図を示している。これらの外側ケース２、内側ケース３、カバー６の構成は、第１実施例のものと基本的に変わりがない。

この第２実施例では、上記内側ケース３の中に、コイル４ならびにコア５Ａを含むリアクトルアッセンブリ３１が収容されている。図１３は、第２実施例のリアクトル１の製造工程の一例を示した工程説明図である。図１３に示すように、コイル４は前述した第１実施例のものと特に変わりはなく、いわゆる平角状の素線を径方向に重ねることなく偏平な略長方形に沿った螺旋状に巻回した形となっている。このコイル４が巻き付けられるコア５Ａは、例えば一般的な積層鋼板製のものであってもよく、あるいは、バインダ樹脂でコーティングした磁性粉末を用いて所定形状に成形したいわゆる圧粉コアであってもよい。コア５Ａの形状は特に限定されるものではないが、例えば、前述した偏平なコイル４の形状に対応して偏平な矩形の外形状を有するようにコア５Ａが形成されている。このコア５Ａは、コイル４の内周側を埋めているほか、偏平なコイル４の長辺側部分の外周を囲むように形成されている。

コイル４の素線の両端は、前述した第１実施例と同様に、それぞれ端子４ａ，４ｂとして引き出されている。これら２つの端子４ａ，４ｂは、全体として細長い形に構成されたコイル４の長手方向両端部に互いに離れて位置しており、かつ互いに平行に延びている。なお、端子４ａ，４ｂは、コア５Ａと干渉しない位置にある。

このようにコイル４ならびにコア５Ａを含むリアクトルアッセンブリ３１は、内側ケース３の開口面２４を通過し得る大きさを有しており、図１３の工程（ａ）に示すように、開口面２４を通して内側ケース３の中に挿入され、かつ一対の端子４ａ，４ｂが開口面２４から突出した姿勢でもって内側ケース３の中に配置される。そして、工程（ｂ）に示すように、内側ケース３の中には、上記リアクトルアッセンブリ３１が端子４ａ，４ｂを残して埋まるように熱伝導性ならびに絶縁性を有するポッティング材３２が充填されている。ポッティング材３２としては、例えば回路基板用ポッティング材として一般に市販されているエポキシ系ポッティング材等を用いることができる。このポッティング材３２は、未硬化時に適宜な流動性を有する液状をなし、充填後に加熱炉等で加熱することにより硬化する。ポッティング材３２として、主剤と硬化剤とを混合して用いる二液混合型のものであってもよい。

なお、ケース２，３の組立とポッティング材３２の充填の２つの工程の順序は任意である。つまり、外側ケース２と内側ケース３とを組み立てた後に内側ケース３の中にリアクトルアッセンブリ３１を配置するとともにポッティング材３２の充填を行ってもよく（図１３参照）、あるいは、内側ケース３内にリアクトルアッセンブリ３１を配置してポッティング材３２の充填を行った後に、この内側ケース３と外側ケース２とを組み立てるようにしてもよい。外側ケース２と内側ケース３とをカバー６の溶接ないしロー付けを介して一体化するようにした実施例の場合には、外側ケース２と内側ケース３とを一体化した後に、リアクトルアッセンブリ３１の挿入およびポッティング材３２の充填が行われる。

上記のように構成されたリアクトル１にあっては、外側ケース２の冷媒配管コネクタ１５の一方を冷媒入口とし他方を冷媒出口として図外のポンプにより冷却水が強制的に通流する。リアクトル１内部の冷却水の流れは、前述した図７に基づいて説明した通りである。冷媒入口から流入した冷却水は外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間の冷媒流路２７において放射状に拡がり、さらに、外側ケース２の側壁１２ならびに底壁１３と内側ケース３の側壁２２ならびに底壁２３との間の冷媒流路２７をこれらケース２，３の長手方向に沿って流れる。そして、他方の外側ケース２の端部壁１１と内側ケース３の端部壁２１との間の冷媒流路２７を介して冷媒出口へと流れ出る。つまり、冷却水は、端子４ａ，４ｂが位置する開口面１４，２４を除いた５面に沿って流れ、これら５面に囲まれたリアクトルアッセンブリ３１を効果的に冷却する。特に、この第２実施例では、ポッティング材３２が内側ケース３の内壁面に密着しており、該内側ケース３を介して冷却水に確実に熱が伝達されるので、効果的な熱の回収がなされる。しかも内側ケース３が冷却フィン２５を備えることで内側ケース３と冷却水との間の熱交換面積が大きくなり、内側ケース３から冷却水への熱伝達が向上する。また、外側ケース２の外側の表面温度は、冷媒流路２７によって内側ケース３から実質的に断熱されることから、開口面１４を除くいずれの面においても低くなり、従って、隣接して配置される他の部品への熱的影響が少なくなる。

第２実施例においても、直方体の長手方向に沿った４つの側面の中で相対的に幅の狭い側面が開口面１４，２４となっているため、冷媒流路２７を具備しない面積が最小限となる。つまり、逆に冷媒流路２７で覆われる面積が最大限に大きくなっており、コイル４ならびにコア５Ａが効果的に冷却されるとともに外部への放熱が少なくなる。前述したように、車両用のリアクトル１にあってはコイル４が発熱体であると同時に周囲雰囲気も高温となるが、広い面積に冷却水が流れることで、コイル４ならびに外側ケース２を比較的低い温度に維持することができる。

なお、内側ケース３の冷却フィン２５を形成する面や冷媒配管コネクタ１５の構成等を種々変更できることは、前述した第１実施例と同様である。

次に図１４は、第１実施例ないし第２実施例のリアクトル１の変形例を示している。この例では、外側ケース２の外側面に、冷却することが好ましい相対的に小型の他の電子部品４１が取り付けられている。電子部品４１としては、抵抗等の発熱部品であってもよく、あるいは、それ自身は大きな発熱はしないものの比較的に耐熱性が低く雰囲気温度に対して冷却が必要な適当な電子部品であってもよい。図示例では、内側の冷媒流路２７が最も広い面積を有することとなる側壁１２に電子部品４１が取り付けられている。特に、外側ケース２の長手方向の中で、冷却水温度が相対的に低い冷媒入口に近い側に電子部品４１が配置されている。

前述したように、外側ケース２は、熱伝導性に優れたアルミニウム合金等の金属から形成されているため、この外側ケース２を介して冷却水と電子部品４１との間で熱の授受が可能であり、冷却水の通流によって内部のコイル４等とともに外側の電子部品４１が冷却される。特に、周囲の雰囲気温度が例えば１００℃にも達するような使用環境下では、冷却水温度の方が雰囲気温度よりも低くなるので、冷却水によって電子部品４１の効果的な冷却が図れる。図１４では、１個の電子部品４１を図示しているが、必要に応じて複数個の電子部品４１を外側ケース２に取り付けることも可能である。

なお、図１４のように外側ケース２を一種の冷却プレートとして利用する場合には外側ケース２を熱伝導性に優れた材料から形成することが好ましいが、それ以外の場合には、外側ケース２は必ずしも熱伝導性に優れた部材でなくてもよい。従って、第１実施例および第２実施例のいずれにおいても、例えば硬質合成樹脂等から外側ケース２を形成することも可能である。

次に、リアクトル１の第３実施例を説明する。第３実施例のリアクトル１の基本的な構造は、前述した第１実施例もしくは第２実施例のリアクトル１と同様であるので、図示は省略するが、第３実施例においては、冷媒流路２７を流れる冷媒として、絶縁性を有する冷却油つまり絶縁油が用いられる。例えば、鉱油を主たる成分とする絶縁油が用いられ、オイルポンプによって外側ケース２と内側ケース３との間の冷媒流路２７を通して強制的に流れる。

このような絶縁油を冷媒として用いる構成によれば、水を主成分とする冷媒を用いる場合に比較して、油の方が水よりも熱伝導性に優れることから第１実施例のコイル４や第２実施例のリアクトルアッセンブリ３１に対する冷却効果が高くなる。また外側ケース２や内側ケース３が金属製である場合に、冷媒との接触面の腐食が生じにくくなる。

次に、図１５および図１６に基づいて、リアクトル１の第４実施例を説明する。この第４実施例は、前述した第２実施例におけるポッティング材３２に代えて、冷媒となる絶縁油でもって内側ケース３の内部を満たすようにしたものである。すなわち、前述した第２実施例と同様に、リアクトル１は、直方体形状をなす外側ケース２と、外側ケース２の中に収容された同じく直方体形状をなす内側ケース３と、内側ケース３の中に配置されたリアクトルアッセンブリ３１と、を備えている。また、前述した枠状のカバー６に代えて、長方形の板状をなす第１蓋部材５０および第２蓋部材５１を備えている。

外側ケース２は、金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。外側ケース２は、直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状をなす。すなわち、外側ケース２は、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁１１と、相対的に広い幅を有する側面を構成する一対の側壁１２と、相対的に狭い幅を有する側面を構成する一つの底壁１３と、この底壁１３に対向する相対的に狭い幅の側面に相当する開口面１４と、を備えている。上記開口面１４には、上記第１蓋部材５０が取り付けられている。

一対の端部壁１１の中心部には、一方が冷媒入口となり他方が冷媒出口となる冷媒配管コネクタ１５がそれぞれ接続されている。これらの冷媒配管コネクタ１５は、外側ケース２の長手方向に沿って延びた円管状をなしており、図示せぬオイルポンプを含む絶縁油循環系に接続されている。

内側ケース３は、外側ケース２と同様に金属好ましくは熱伝導に優れた金属から形成されており、例えば、アルミニウム合金母材の切削加工あるいはアルミニウムダイキャストによって一体に形成されている。内側ケース３は、外側ケース２とほぼ相似形でかつ外側ケース２よりも小さな直方体形状をなし、外側ケース２と同じく直方体を構成する６面の中の一つの側面が開口した箱状に形成されている。すなわち、内側ケース３は、長手方向の両端の端面を構成する一対の端部壁２１と、相対的に広い幅を有する側面を構成する一対の側壁２２と、相対的に狭い幅を有する側面を構成する一つの底壁２３と、この底壁２３に対向する相対的に狭い幅の側面に相当する開口面２４と、を備えている。なお、図示例では、前述した第１実施例のような冷却フィン２５は具備していないが、第１実施例と同様に一対の側壁２２および底壁２３の表面に冷却フィン２５を形成してもよい。

一対の端部壁２１には、絶縁油の通流が可能な連通口５２がそれぞれ開口形成されている。連通口５２は、例えば円形の孔であり、端部壁２１のほぼ中心となる位置にそれぞれ形成されている。

内側ケース３の開口面２４は、外側ケース２の開口面１４に対応した面にある。つまり、外側ケース２と内側ケース３とが組み合わされた状態では、外側ケース２の開口面１４の中に内側ケース３の開口面２４が位置する。そして、この開口面１４，２４を除く５面においては、内側ケース３と外側ケース２との間に、冷媒流路２７となる隙間が構成されている。換言すれば、外側ケース２が内側ケース３の開口面２４以外の５面の外側を囲っており、それぞれの面に冷媒流路２７を構成している。内側ケース３の開口面２４には、第２蓋部材５１が取り付けられている。

第１蓋部材５０と第２蓋部材５１は、第１蓋部材５０が外側となるようにして重ねられており、第２蓋部材５１が内側ケース３の開口縁に接合（例えば溶接ないしロー付け）されて内側ケース３の開口面２４を覆うとともに、第１蓋部材５０が外側ケース２の開口縁に接合（例えば溶接ないしロー付け）されて外側ケース２の開口面１４つまり冷媒流路２７の上端の開口部を覆っている。例えば、一つの例では、第１蓋部材５０および第２蓋部材５１は、外側ケース２および内側ケース３と同様の材質の金属板からなり、溶接あるいはロー付けによって外側ケース２および内側ケース３の開口縁に取り付けられる。

第１蓋部材５０および第２蓋部材５１は、コイル４の端子４ａ，４ｂを導出するための一対の端子用開口部５３をそれぞれ備えている。この一対の端子用開口部５３は、例えば矩形状にそれぞれ開口形成されている。

内側ケース３内に収容されるリアクトルアッセンブリ３１は、上述した第２実施例のものと同様に、コイル４およびコア５Ａを含んでいる。コイル４は、いわゆる平角状の素線を径方向に重ねることなく偏平な略長方形に沿った螺旋状に巻回した形となっており、コア５Ａは、例えば一般的な積層鋼板製のものや磁性粉末を所定形状に成形した圧粉コアからなる。

コイル４の素線の両端は、それぞれ端子４ａ，４ｂとして引き出されている。図示例では、第２実施例とは端子４ａ，４ｂの配置が僅かに異なっており、全体として細長い形に構成されたコイル４の長手方向中央部に並んで配置されている。

ここで、各々の端子４ａ，４ｂの基部には、第１蓋部材５０および第２蓋部材５１の端子用開口部５３に嵌合するシールキャップ５４がそれぞれ設けられている。シールキャップ５４は、適宜な弾性を有するゴムもしくは合成樹脂材料から成形されており、端子用開口部５３に圧入可能な角柱部５４ａと蓋部材５１の内側面に圧接するフランジ部５４ｂと、を備えている。なお、シールキャップ５４は、端子４ａ，４ｂをインサートした状態で成形してもよく、成形後に端子４ａ，４ｂを挿入して取り付けてもよい。シールキャップ５４が第１，第２蓋部材５０，５１の端子用開口部５３に密に取り付けられることで、第１，第２蓋部材５０，５１を貫通して導出される端子４ａ，４ｂと第１，第２蓋部材５０，５１との間がシールされる。

上記のように構成された第４実施例のリアクトル１にあっては、外側ケース２の冷媒配管コネクタ１５の一方を冷媒入口とし他方を冷媒出口として図外のポンプにより冷媒となる絶縁油が強制的に通流する。この絶縁油は、図７に示した第１実施例の流れと同様に、冷媒流路２７を流れ、内側ケース３を冷却する。また同時に、絶縁油は、一対の連通口５２を介して内側ケース３の内部に流れ込み、リアクトルアッセンブリ３１を収容した内側ケース３の内部空間に充填される。絶縁油は、前述した第２実施例のポッティング材３２と同様に、絶縁性ならびに熱伝導性を有するので、リアクトルアッセンブリ３１を絶縁しつつリアクトルアッセンブリ３１の熱を内側ケース３へ伝達する。これにより、リアクトルアッセンブリ３１が効果的に冷却される。そのほか、第１実施例等で述べた前述の作用効果が同様に得られる。内側ケース３の内部に流入した絶縁油は、該内側ケース３の内部と冷媒流路２７とが連通口５２を介して連通しているため、滞留して劣化してしまうようなことはない。但し、内側ケース３の内部を満たす絶縁油は、基本的には第２実施例のポッティング材３２の代替物であり、冷媒流路２７を流れる絶縁油のように十分な流速で流れる必要はない。

この第４実施例では、前述した第２実施例におけるポッティング材３２の充填工程が不要となる利点がある。

なお、上記第４実施例では、積層された２つの蓋部材５０，５１を備えているが、１つの板状の蓋部材によって内側ケース３の開口面２４とその外周側における冷媒流路２７の上端開口の双方を覆うように構成することもできる。例えば、外側ケース２および内側ケース３と同様の材質の金属板からなる蓋部材（第１蓋部材５０と概ね同様の形状となる）を内側ケース３の開口縁に溶接（あるいはロー付け）した後に、内側ケース３を外側ケース２内に組み込み、最後に外側ケース２の開口縁と蓋部材を溶接（あるいはロー付け）することで、内側ケース３および冷媒流路２７を覆うと同時に、内側ケース３と外側ケース２とを一体化することができる。

１…リアクトル
２…外側ケース
３…内側ケース
４…コイル
４ａ，４ｂ…端子
５…コア
５Ａ…コア
６…カバー
１５…冷媒配管コネクタ
２５…フィン
２７…冷媒流路
３１…リアクトルアッセンブリ
３２…ポッティング材
５０，５１…蓋部材
５２…連通口
５４…シールキャップ

Claims (7)

1. 一つの側面が開口面をなす箱状の内側ケースと、
   上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
   上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、両端の端子が上記開口面に位置するコイルと、
   上記コイルが上記端子を残して埋まるように上記内側ケースの中に充填された磁性粉末混合樹脂からなるコアと、
   を備えてなるリアクトル。
2. 一つの側面が開口面をなす箱状の内側ケースと、
   上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
   上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、両端の端子が上記開口面に位置するコイルおよびコアを含むリアクトルアッセンブリと、
   上記リアクトルアッセンブリが上記端子を残して埋まるように上記内側ケースの中に充填された熱伝導性ポッティング材と、
   を備えてなるリアクトル。
3. 上記内側ケースおよび上記外側ケースは、それぞれ直方体形状の箱状をなし、
   上記外側ケースは、上記内側ケースの上記開口面に対応した一つの側面が開口面をなすとともに、この外側ケースの上記開口面を通して上記内側ケースが上記外側ケースの中に組付可能であり、
   上記外側ケースの長手方向の一端部に上記冷媒入口が、他端部に上記冷媒出口が、それぞれ設けられている、請求項１または２に記載のリアクトル。
4. 上記外側ケースの上記開口面となる側面に取り付けられて、当該外側ケースの上記開口面と上記内側ケースとの間を覆う枠状のカバーをさらに備えてなる、請求項３に記載のリアクトル。
5. 上記冷媒流路に接する上記内側ケースの外側面の少なくとも一部に、冷却フィンが設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載のリアクトル。
6. 上記冷媒が冷却水もしくは絶縁油である、請求項１〜５のいずれかに記載のリアクトル。
7. 一つの側面が開口面をなす箱状をなし、冷媒となる絶縁油が充填されるとともに該絶縁油が通流可能な連通口を有する内側ケースと、
   上記内側ケースの上記開口面以外の面の外側を囲み、該内側ケースとの間に冷媒流路となる隙間を構成するとともに、冷媒入口と冷媒出口とを備えた外側ケースと、
   上記開口面を通して上記内側ケースの中に配置され、端子が上記開口面に位置するコイルおよびコアを含むリアクトルアッセンブリと、
   上記端子が導出された状態で上記開口面を覆う蓋部材と、
   を備えてなるリアクトル。

Images