JP7087880B2 - Reactor - Google Patents
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Description
本明細書が開示する技術は、コイルと冷却板が放熱シートを挟んで対向しているリアクトルに関する。 The technique disclosed herein relates to a reactor in which a coil and a cooling plate face each other with a heat dissipation sheet in between.
コイルと冷却板が放熱シートを挟んで対向しているリアクトルが知られている(例えば、特許文献1、2)。特許文献1のリアクトルでは、冷却板のコイル対向面とは反対側の面は、冷媒流路に面しており、その面にフィンが設けられている。特許文献2のリアクトルでは、冷却板のコイルに対向する面に、コイルの巻線に対向するように溝が設けられている。フィンや溝は、コイルに対する冷却効率を高めるために設けられている。
A reactor in which a coil and a cooling plate face each other with a heat dissipation sheet sandwiched between them is known (for example, Patent Documents 1 and 2). In the reactor of Patent Document 1, the surface of the cooling plate opposite to the coil facing surface faces the refrigerant flow path, and fins are provided on that surface. In the reactor of
本明細書は、従来よりもコイルの冷却効率のよいリアクトルを提供する。 The present specification provides a reactor having a better cooling efficiency of the coil than before.
本明細書が開示するリアクトルは、巻線が巻回されているコイルと、放熱シートと、冷却板を備えている。放熱シートは、コイルの側面に接している。冷却板は、放熱シートを挟んでコイルと対向しているとともに、コイルと対向している面の反対側の面に複数のフィンを備えている。それぞれのフィンは、コイルの巻線と平行になるように配置されているとともに、巻線と対向するように配置されている。本明細書が開示するリアクトルは、巻線に対向するようにフィンが設けられているため、巻線とフィンの間の距離が短くなる。それゆえ、巻線からフィンへ熱が伝わり易くなり、コイルの冷却効率が向上する。 The reactor disclosed herein includes a coil around which the windings are wound, a heat dissipation sheet, and a cooling plate. The heat dissipation sheet is in contact with the side surface of the coil. The cooling plate faces the coil with the heat radiation sheet interposed therebetween, and has a plurality of fins on the surface opposite to the surface facing the coil. Each fin is arranged so as to be parallel to the winding of the coil and to face the winding. Since the reactor disclosed herein is provided with fins facing the windings, the distance between the windings and the fins is shortened. Therefore, heat is easily transferred from the winding to the fins, and the cooling efficiency of the coil is improved.
本明細書が開示するリアクトルは、次の特徴を有しているとよい。冷却板のコイルと対向する面に、巻線に対向するように溝が設けられている。溝の表面と、その溝に対向する巻線の表面が略平行になっている。溝の表面と巻線が広い範囲に渡って狭い隙間で対向することで、巻線から溝への伝熱効率が高まる。 The reactor disclosed herein may have the following characteristics: A groove is provided on the surface of the cooling plate facing the coil so as to face the winding. The surface of the groove and the surface of the winding facing the groove are substantially parallel. When the surface of the groove and the winding face each other in a narrow gap over a wide range, the heat transfer efficiency from the winding to the groove is improved.
本明細書が開示するリアクトルは、さらに次の特徴を有しているとよい。ここで、コイルの巻線は1本であるが、説明の便宜上、ピッチ方向で隣り合う巻線を第1巻線、第2巻線と称する。第1巻線に対向するフィンを第1フィンと称し、第2巻線に対向するフィンを第2フィンと称する。コイルの軸線を通る断面において、軸線方向で第1巻線と当該第1巻線に対向する冷却板の表面との間隔が広がり始める境界点を始点としてコイル半径方向に対して45度の傾きで第2フィンへ向かって延びる直線を第1直線と称する。第2巻線の第1巻線側の境界点(第2巻線と冷却板表面との間隔が広がり始める点)を始点としてコイル半径方向に対して45度の傾きで第1フィンへ向かって延びる直線を第2直線と称する。第1直線と第2直線が冷却板の外側で交差するように構成されているとよい。 The reactor disclosed herein may further have the following characteristics: Here, the winding of the coil is one, but for convenience of explanation, the windings adjacent to each other in the pitch direction are referred to as a first winding and a second winding. The fin facing the first winding is referred to as a first fin, and the fin facing the second winding is referred to as a second fin. In the cross section passing through the axis of the coil, the inclination is 45 degrees with respect to the radial direction of the coil, starting from the boundary point where the distance between the first winding and the surface of the cooling plate facing the first winding in the axial direction begins to widen. The straight line extending toward the second fin is called the first straight line. Starting from the boundary point on the first winding side of the second winding (the point where the distance between the second winding and the surface of the cooling plate begins to widen), the inclination is 45 degrees with respect to the radial direction of the coil toward the first fin. The extending straight line is called a second straight line. It is preferable that the first straight line and the second straight line are configured to intersect with each other on the outside of the cooling plate.
第1直線と第2直線が冷却板の外側で交差するという条件を満足すると、隣り合う巻線の熱が干渉し合って冷却板が局所的に高温になることが避けられる。上記条件の根拠は発明の詳細な説明にて述べる。 If the condition that the first straight line and the second straight line intersect on the outside of the cooling plate is satisfied, it is possible to prevent the cooling plates from becoming locally hot due to the heat of the adjacent windings interfering with each other. The grounds for the above conditions will be described in the detailed description of the invention.
本明細書が開示するリアクトルでは、さらに、冷却板の溝の表面に微細な凹凸が設けられているとよい。微細な凹凸に放熱シートが入り込み、放熱シートから冷却板への伝熱効率がさらに向上する。 In the reactor disclosed in the present specification, it is preferable that the surface of the groove of the cooling plate is further provided with fine irregularities. The heat dissipation sheet gets into the fine irregularities, and the heat transfer efficiency from the heat dissipation sheet to the cooling plate is further improved.
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements to the techniques disclosed herein will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" section below.
図面を参照して実施例のリアクトル2を説明する。図1と図2に、リアクトル2の断面図を示す。図1は、コイル軸線CLに垂直な平面でリアクトル2をカットした断面図である。図2は、コイル軸線CLを含む平面でリアクトル2をカットした断面図である。リアクトル2は、例えばチョッパタイプの電圧コンバータで用いられる。大電流が流れるリアクトル2は、コイル3の発熱量が多いので、コイルを冷却する冷却器8を備えている。
リアクトル2は、コア12と、コイル3と、冷却器8を備えている。コア12は、磁性粉を樹脂で固めたものである。コア12は、四角柱形状をなしている。コイル3は、巻線4を巻回したものである。コイル3の両端の引き出し線は図示を省略している。コア12は、コイル3に挿通されている。四角柱形状のコア12に巻回されたコイル3も、四角柱形状を有している。従ってコイル3は、4個の平坦な側面を有している。コイル3とコア12のアセンブリは、下面を除いて樹脂カバー9で覆われている。アセンブリの下面、すなわち、コイル3の下側の側面に冷却器8が固定されている。樹脂カバー9はボルト91で冷却器8に固定されている。
The
冷却器8の上板を冷却板5と称する。コイル3は、放熱シート7を挟んで冷却板5に対向している。放熱シート7は、例えば、絶縁性を有するとともに高い伝熱性を有するシリコンゴムで作られている。放熱シート7は、金属製のコイル3と冷却板5の間に挟まれており、両者の間の伝熱を助ける。
The upper plate of the
説明の便宜上、冷却板5のコイル3と対向している面をおもて面5aと称し、その反対側の面を裏面5bと称する。冷却器8の内部は冷媒流路Chになっており、冷却板5の裏面5bは冷媒流路Chに面している。裏面5bには、薄板状の複数のフィン6が設けられている。板状のフィン6は、それらの長手方向がコイル軸線CLと直交するように配置されている。別言すれば、複数のフィン6は、巻線4と平行になるように配置されている。また、それぞれのフィン6は、それぞれの巻線4と対向するように配置されている。別言すれば、隣り合うフィン6の間隔が巻線4のピッチ間隔と同じであり、巻線4の直下にフィン6が位置するように配置されている。巻線4の直下にフィン6を配置することで、巻線4とフィン6の距離が最短となり、巻線4(コイル3)からフィン6への伝熱効率が高まる。巻線4の直下にフィン6を設けることで、コイル3に対する冷却性能が向上する。
For convenience of explanation, the surface of the
冷却板5のおもて面5aと裏面5bのそれぞれには、溝が設けられているが、図1、図2では、溝の図示を省略している。図3と図4を参照しつつ、冷却板5に設けられた溝について説明する。図3は、図2の破線IIIの範囲の拡大図である。図3では、コア12の図示は省略した。巻線4の断面は円形である。
Grooves are provided on the
冷却板5のおもて面5aには複数の溝13が設けられている。溝13は、巻線4の延設方向、すなわち、コイル軸線CL(図2参照)と直交する方向(図中のY方向)に延びている。溝13は、延設方向(図中のY方向)に直交する断面の形状が円弧状をなしており、その半径は、巻線4の断面の半径と略同じである。別言すれば、溝13は、その表面が巻線4の表面と略平行となるように設けられている。それゆえ、溝幅Wにわたって溝13の表面と巻線4が一定の距離dを保つことになる。溝13の表面と巻線4の表面が溝幅Wにわたって短い距離dで対向するため、巻線4(コイル3)から冷却板5への伝熱効率が高くなる。なお、溝13の表面と巻線4の間には放熱シート7が挟まれている。
A plurality of
冷却板5の裏面5bにも溝14が設けられている。溝14も、コイル軸線CL(図2参照)と直交する方向(図中のY方向)に延びている。溝14の役割を、図4を参照して説明する。
A
図4は、図3の破線IVの範囲の拡大図である。図4では、理解を助けるために、放熱シート7は図示を省略した。コイル3は1本の巻線4で構成されているが、説明の便宜上、図の左側の巻線を第1巻線4aと称し、図の右側の巻線を第2巻線4bと称する。第1巻線4aと第2巻線4bは、コイル軸線CL(図1、図2参照)を含むとともにフィン6の延設方向と直交する平面でリアクトル2をカットした断面(図4)において、ピッチ方向で隣り合う巻線に相当する。第1巻線4aと第2巻線4bを含む巻線全体を示す場合には巻線4と称する。
FIG. 4 is an enlarged view of the range of the broken line IV of FIG. In FIG. 4, the
第1巻線4aに対向する溝を第1溝13aと称し、第2巻線4bに対向する溝を第2溝13bと称する。また、第1巻線4aに対向するフィンを第1フィン6aと称し、第2巻線4bに対向するフィンを第2フィン6bと称する。
The groove facing the first winding 4a is referred to as a
図4の点Paは、第1巻線4aに対向する第1溝13aのピッチ方向(図中のX方向)の端に相当する。別言すれば、点Paは、第1巻線4aと、冷却板5のおもて面5aとの距離が広がり始める境界点に相当する。点Paを以下では境界点Paと称する。点Pbは、第2巻線4bに対向する第2溝13bのピッチ方向(図中のX方向)の端に相当する。点Pbは、第2巻線4bと、冷却板5のおもて面5aとの距離が第1巻線4aの側にて広がり始める境界点に相当する。点Pbも以下では境界点Pbと称する。
The point Pa in FIG. 4 corresponds to the end of the
図4の直線Ra(Rb)は、コイル3の半径方向の直線であって境界点Pa(Pb)を通る直線である。図の第1直線Laは、境界点Paを通り、コイル半径方向(直線Ra)に対して45度の傾きで隣の第2フィン6bへ向かって延びる直線である。第2直線Lbは、境界点Pbを通り、コイル半径方向(直線Rb)に対して45度の傾きで隣の第1フィン6aへ向かって延びる直線である。溝14を設けることによって、第1直線Laと第2直線Lbの交点Pxが、冷却板5の外側に位置することになる。そのような条件が成立することで、巻線4(コイル3)から冷却板5への伝熱効率が向上する。以下、その理由を説明する。
The straight line Ra (Rb) in FIG. 4 is a straight line in the radial direction of the
コイル軸線CL(図2参照)を通る断面(図4)において、第1巻線4a(第2巻線4b)の熱は、第1巻線4a(第2巻線4b)から放射状に拡がる。先に述べたように、第1巻線4a(第2巻線4b)の熱は、距離の近い第1溝13a(第2溝13b)の表面によく伝達される。境界点Paと境界点Pbの間では、巻線4a、4bと冷却板5の距離が離れているので、この間では、比較的に熱が冷却板5に伝わり難い。境界点Pa、Pbでは、熱がよく伝わる方向は、図中のZ方向に対して45度の角度までである。
In the cross section (FIG. 4) passing through the coil axis CL (see FIG. 2), the heat of the first winding 4a (second winding 4b) spreads radially from the first winding 4a (second winding 4b). As described above, the heat of the first winding 4a (second winding 4b) is well transferred to the surface of the
第1直線Laよりも左側で第1巻線4aから冷却板5に多くの熱が伝達される。第1直線Laよりも右側では、第1巻線4aから冷却板5へ伝達される熱量は比較的に少ない。同様に、第2直線Lbよりも右側で第2巻線4bから冷却板5に多くの熱が伝達される。第2直線Lbよりも左側では、第2巻線4bから冷却板5へ伝達される熱量は比較的に少ない。第1直線La、第2直線Lbに重ねられた太矢印線が、伝熱方向を示している。溝14が設けられていない場合、第1直線Laと第2直線Lbの交点Pxは、冷却板5の内部に位置する。その場合、第1巻線4aから放射される熱と、第2巻線4bから放射される熱が交点Pxの近傍で干渉しあう。その結果、冷却板5の内部の交点Px近傍の温度が局所的に上昇する。第1フィン6a、第2フィン6bから離れた箇所で冷却板5の温度が局所的に上昇すると、第1フィン6a、第2フィン6bを通じた放熱の効率が低下する。逆に、第1直線Laと第2直線Lbの交点Pxが冷却板5の外側に位置する場合、冷却板5の内部で第1巻線4aからの熱と第2巻線4bからの熱の干渉が生じることがなく、冷却板5の局所的な昇温が抑制される。その結果、放熱効率の低下が生じない。以上のとおり、溝14を設け、第1直線Laと第2直線Lbの交点Pxが冷却板5の外部に位置する構造とすることで、巻線4(すなわちコイル3)の冷却効率が向上する。
A large amount of heat is transferred from the first winding 4a to the
(第1変形例)図5を参照して第1変形例の冷却板105を説明する。リアクトルの全体の構造は、実施例のリアクトル2と同じである。図5の断面は、図4の断面に対応する。ただし、図5では、放熱シート7も図示してある。冷却板105は、冷却板5と同様に、おもて面105aに溝13が設けられており、裏面105bに溝14が設けられている。冷却板105の溝13、14は、実施例のリアクトル2の冷却板5の溝13、14と同じ効果を奏する。
(First Modification Example) The
冷却板5は、おもて面105aに微細な凹凸115を有している。微細な凹凸のすきまに放熱シート7が入り込むことで、おもて面105aと放熱シート7の接触面積が増大する。このことにより、放熱シート7から冷却板105への伝熱効率が高まる。
The
(第2変形例)図6を参照して第2変形例の冷却板205を説明する。リアクトルの全体の構造は、実施例のリアクトル2と同じである。図6の断面は、図3の断面に対応する。冷却板205は、冷却板5と同様に、おもて面205aに溝13が設けられており、裏面205bに溝214が設けられている。冷却板205の溝13、214は、実施例のリアクトル2の冷却板5の溝13、14と同じ効果を奏する。
(Second Modification Example) The
冷却板5は、裏面105bに複数のフィン206を有している。それぞれのフィン206は、巻線4に対向している。図6に示すように、フィン206の断面形状(フィン長手方向に直交する断面の形状)は、波型であり、フィン206の付け根と溝214の縁が滑らかに連続している。本明細書が開示するリアクトルの冷却板が有するフィンは、図6のように、断面が曲線で構成される形状であってもよい。
The
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples exemplified above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
2:リアクトル
3:コイル
4、4a、4b:巻線
5、105、205:冷却板
5a、105a、205a:おもて面
5b、105b、205b:裏面
6、6a、6b、206:フィン
7:放熱シート
8:冷却器
9:樹脂カバー
12:コア
13、13a、13b、14、214:溝
115:凹凸
2: Reactor 3:
Claims (4)
前記コイルの側面に接している放熱シートと、
前記放熱シートを挟んで前記コイルと対向しているとともに、前記コイルと対向している面の反対側に複数のフィンを備えている冷却板と、
を備えており、
それぞれの前記フィンは、前記巻線と平行となるように配置されているとともに、それぞれの前記巻線と対向するように配置されている、リアクトル。 With the coil around which the winding is wound,
The heat dissipation sheet in contact with the side surface of the coil and
A cooling plate that faces the coil with the heat radiation sheet sandwiched between them and has a plurality of fins on the opposite side of the surface facing the coil.
Equipped with
A reactor in which each of the fins is arranged to be parallel to the winding and is arranged to face each of the windings.
前記溝の表面と前記巻線の表面が略平行になっている、請求項1に記載のリアクトル。 A groove is provided on the surface of the cooling plate facing the coil so as to face the winding.
The reactor according to claim 1, wherein the surface of the groove and the surface of the winding are substantially parallel to each other.
前記第1巻線に対向している第1フィンと、
前記第2巻線に対向している第2フィンと、
を備えており、
前記コイルの軸線を通る断面において、前記軸線方向で前記第1巻線と当該第1巻線に対向する前記冷却板の表面との間隔が広がり始める境界点を始点として前記コイルの半径方向に対して45度の傾きで前記第2フィンへ向かって延びる第1直線と、前記第2巻線の前記第1巻線側の前記境界点を始点として前記半径方向に対して45度の傾きで前記第1フィンへ向かって延びる第2直線が前記冷却板の外側で交差する、請求項2に記載のリアクトル。 The first and second windings adjacent to each other in the pitch direction,
The first fin facing the first winding and
The second fin facing the second winding and
Equipped with
In the cross section passing through the axis of the coil, with respect to the radial direction of the coil, starting from the boundary point where the distance between the first winding and the surface of the cooling plate facing the first winding in the axial direction begins to widen. The first straight line extending toward the second fin at an inclination of 45 degrees and the boundary point on the first winding side of the second winding are the starting points, and the inclination is 45 degrees with respect to the radial direction. The reactor according to claim 2, wherein a second straight line extending toward the first fin intersects the outside of the cooling plate.
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