JP7130188B2 - リアクトル - Google Patents

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Description

本開示は、リアクトルに関する。
特許文献1のリアクトルは、コイルと磁性コアとの組合体と、ケースと、封止樹脂部とを備える。ケースは、組合体を内部に収納する。このケースは、組合体が載置される底板部と、組合体の外周を囲む側壁部とを有する。底板部と側壁部とは、一体に成形されている。コイルは、一対の巻回部を有する。一対の巻回部の形状は、互いに矩形状である。一対の巻回部の幅及び高さは、互いに同一である。この一対の巻回部は、互いの軸が平行となるように底板部の同一平面上に横並びに配置(平置き)されている。磁性コアは、各巻回部の内部に配置される内側コア部と、各巻回部の外部に配置される外側コア部とを有する。封止樹脂部は、ケースの内部に充填され、組合体を封止する。
特開2016-207701号公報
リアクトルの設置対象によっては、リアクトルの設置スペースが小さくて、一対の巻回部を平置きできない場合がある。小さな設置スペースにリアクトルを設置するために、例えば、一対の巻回部を互いの軸が平行となるように設置面と直交方向に積層(縦積み)することが考えられる。
しかし、ケースの底板部に対して、同一幅の一対の巻回部を縦積みすれば、上段の巻回部の側面とその側面に対向するケースの側壁部との間の間隔が、下段の巻回部の側面とケースの側壁部との間の間隔に比較して大きくなる。ケースの側壁部の内壁面には、通常、ケースの底板部の内底面からその反対側に向かって互いに対向する距離が離れるように傾斜する傾斜面が形成されている。ケースは、代表的には、ダイキャストなどの金型鋳造や射出成形により製造される。内壁面の傾斜面は、ケースの製造時、金型からケースを離型させるために金型に設けられる抜き勾配が転写されることで形成される。縦積みする一対の巻回部を収納するケースの深さは、平置きする一対の巻回部を収納するケースの深さに比較して深い。ケースの深さが深いほど、上段の巻回部の側面とケースの内壁面との間の間隔は大きくなる。
上段の巻回部の側面とケースの内壁面との間の間隔が大きくなることで、ケースの内壁面を介して上段の巻回部を放熱し難くなる。即ち、下段の巻回部は冷却し易く、上段の巻回部は冷却し難い。その結果、上段の巻回部が下段の巻回部に比べて高温になると、リアクトルの損失が大きくなる。
そこで、設置面積が小さくて、低損失なリアクトルを提供することを目的の一つとする。
本開示に係るリアクトルは、
コイルと磁性コアとの組合体と、前記組合体を内部に収納するケースと、前記ケースの内部に充填されて前記組合体の少なくとも一部を封止する封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記コイルと前記ケースとの間に介在される放熱部材を備え、
前記ケースは、
前記組合体を載置する内底面と、
前記コイルの側面に対向する一対のコイル対向面とを有し、
前記一対のコイル対向面は、前記内底面側から前記内底面の反対側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面を有し、
前記コイルは、
前記内底面側に配置される第一巻回部と、
前記第一巻回部の前記内底面側とは反対側に配置される第二巻回部とを備え、
前記第一巻回部と前記第二巻回部とは、互いの軸が平行となるように縦積みされ、
前記第一巻回部と前記第二巻回部の幅が互いに同一であり、
前記放熱部材は、少なくとも前記一方の傾斜面と前記第二巻回部との間に介在される第一放熱部を有する。
本開示に係るリアクトルは、設置面積が小さくて、低損失である。
実施形態1に係るリアクトルの概略を示す側面図である。 図1の(II)-(II)切断線で切断したリアクトルの概略を示す断面図である。 実施形態2に係るリアクトルの概略を示す断面図である。 実施形態3に係るリアクトルの概略を示す断面図である。 実施形態4に係るリアクトルの概略を示す断面図である。 実施形態5に係るリアクトルの概略を示す断面図である。
《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の一形態に係るリアクトルは、
コイルと磁性コアとの組合体と、前記組合体を内部に収納するケースと、前記ケースの内部に充填されて前記組合体の少なくとも一部を封止する封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
前記コイルと前記ケースとの間に介在される放熱部材を備え、
前記ケースは、
前記組合体を載置する内底面と、
前記コイルの側面に対向する一対のコイル対向面とを有し、
前記一対のコイル対向面は、前記内底面側から前記内底面の反対側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面を有し、
前記コイルは、
前記内底面側に配置される第一巻回部と、
前記第一巻回部の前記内底面側とは反対側に配置される第二巻回部とを備え、
前記第一巻回部と前記第二巻回部とは、互いの軸が平行となるように縦積みされ、
前記第一巻回部と前記第二巻回部の幅が互いに同一であり、
前記放熱部材は、少なくとも前記一方の傾斜面と前記第二巻回部との間に介在される第一放熱部を有する。
上記の構成によれば、第一巻回部と第二巻回部とを縦積みしているため、第一巻回部と第二巻回部とを平置きする場合に比較して、設置面積が小さい。一般的に、第一巻回部と第二巻回部の並列方向とコイルの軸方向との両方向に直交する方向に沿った組合体の長さが、第一巻回部と第二巻回部の並列方向に沿った組合体の長さよりも小さいからである。
また、上記の構成によれば、低損失である。第一巻回部と第二巻回部の幅が互いに同一であるため、一方の傾斜面と第二巻回部の一方の側面との間の間隔が、一方の傾斜面と第一巻回部の一方の側面との間の間隔に比較して大きい。しかし、一方の傾斜面と第二巻回部の一方の側面との間の隙間を第一放熱部で埋めることができる。そのため、第一放熱部を介して第二巻回部の熱をケースのコイル対向面に伝達させ易い。よって、ケースのコイル対向面を介して第一巻回部と第二巻回部とを均等に冷却し易い。第一巻回部と第二巻回部の均等な冷却により、コイルの最高温度を低減し易い。コイルの最高温度の低減により、リアクトルの損失を低減し易い。巻回部の幅の定義は後述する。
更に、上記の構成によれば、上述のように放熱部材を介在させることで第二巻回部を放熱させ易くできるため、低コスト化を図れる。封止樹脂部を熱伝導率の高い樹脂などで構成しなくてもよいからである。熱伝導率の高い樹脂は、第二巻回部の側面と傾斜面との間の間隔がある程度大きくても第二巻回部を放熱させ易いが、比較的コストが高い。放熱部材は、封止樹脂部よりも使用量が少ない。そのため、例えば放熱部材を熱伝導率の高い樹脂などで構成しても、封止樹脂部を熱伝導率の高い樹脂などで構成する場合に比較して低コストである。
(2)上記リアクトルの一形態として、
前記第一放熱部は、前記一方の傾斜面と前記第二巻回部との間から前記一方の傾斜面と前記第一巻回部との間に亘る長さを有することが挙げられる。
上記の構成によれば、第一巻回部を更に放熱させ易い。一方の傾斜面と第一巻回部の一方の側面との間の隙間を第一放熱部の一部で埋められるからである。一方の傾斜面と第一巻回部の一方の側面との間の隙間は、一方の傾斜面と第二巻回部の一方の側面との間の隙間に比較して小さい。そのため、一方の傾斜面と第一巻回部の一方の側面との間の隙間に第一放熱部の一部が介在されていなくても、ケースのコイル対向面を介して第一巻回部を放熱させ易い。しかし、第一放熱部の一部を一方の傾斜面と第一巻回部の一方の側面との間に介在させれば、第一放熱部を介して第一巻回部の熱をケースのコイル対向面に更に伝達させ易い。
(3)上記リアクトルの一形態として、
前記放熱部材は、前記他方の傾斜面と前記第二巻回部との間に介在される第二放熱部を有することが挙げられる。
上記の構成によれば、第二巻回部をその両方の側面から放熱させ易い。第二放熱部を有することで、第二巻回部の両方の側面から第二巻回部の熱をケースのコイル対向面に伝達させ易いからである。
(4)上記リアクトルの一形態として、
前記第二放熱部は、前記他方の傾斜面と前記第二巻回部との間から前記他方の傾斜面と前記第一巻回部との間に亘る長さを有することが挙げられる。
上記の構成によれば、第一巻回部を更に放熱させ易い。他方の傾斜面と第一巻回部の他方の側面との間の隙間を第二放熱部の一部で埋められるため、第二放熱部を介して第一巻回部の熱をケースのコイル対向面に更に伝達させ易いからである。
(5)上記リアクトルの一形態として、
前記放熱部材は、前記第二巻回部の前記第一巻回部側とは反対側に配置されて前記第一放熱部と前記第二放熱部とを連結する連結部を有することが挙げられる。
上記の構成によれば、第二巻回部に対して第一放熱部と第二放熱部とを適正な位置に配置し易い。連結部を第二巻回部の第一巻回部側とは反対側に配置することで、第一放熱部と第二放熱部とをケースの深さ方向の所定の位置に位置決めできるからである。そのため、封止樹脂部の形成時、充填樹脂の流動に伴う第一放熱部及び第二放熱部の位置ずれを抑制し易い。第一放熱部及び第二放熱部の位置ずれとしては、例えば、ケースの内底面側へ沈むことや、巻回部の軸方向に沿って移動することなどが挙げられる。また、連結部により第一放熱部と第二放熱部とを一体物として扱えることで、リアクトルの製造作業性を高められる。更に、連結部は、第二巻回部を機械的に保護及び外部環境から保護(防食性の向上)できる。
(6)上記リアクトルの一形態として、
前記内底面は平面であり、
前記第一巻回部及び前記第二巻回部の各端面形状は、
矩形枠状であり、
前記各傾斜面に対向し縦方向に伸びる一対のケース対向辺と、
前記一対のケース対向辺の一端側同士及び他端側同士を連結する一対の連結辺とを有し、
前記一対の連結辺が前記内底面に平行であることが挙げられる。
上記の構成によれば、第一巻回部の各側面と各傾斜面との間の幅方向に沿った間隔は、内底面側からその反対側に亘って漸次大きくなっている。同様に、第二巻回部の各側面と各傾斜面との間の幅方向に沿った間隔は、内底面側からその反対側に亘って漸次大きくなっている。そして、各傾斜面と第二巻回部の各側面との間の間隔が、各傾斜面と第一巻回部の各側面との間の間隔に比較して大きい。しかし、一方の傾斜面と第二巻回部の一方の側面との間の隙間を第一放熱部で埋めることができるため、第一放熱部を介して第二巻回部の熱をケースのコイル対向面に伝達させ易い。
(7)上記リアクトルの一形態として、
前記第一巻回部及び前記第二巻回部の端面形状は、
矩形枠状であり、
前記一方の傾斜面に対向し、かつ平行な一方のケース対向辺と、
前記他方の傾斜面に対向し、かつ非平行な他方のケース対向辺とを有し、
前記第一放熱部は、前記他方の傾斜面と前記第二巻回部の前記他方のケース対向辺との間に介在されることが挙げられる。
上記の構成によれば、第二巻回部をその両方の側面から放熱させ易い。
第一巻回部の一方の側面と一方の傾斜面との間の間隔を、内底面側からその反対側に亘って均一にすることができる。同様に、第二巻回部の一方の側面と一方の傾斜面との間の間隔を、内底面側からその反対側に亘って均一にすることができる。そして、第二巻回部の一方の側面と一方の傾斜面との間の間隔を、第一巻回部の一方の側面と一方の傾斜面との間の間隔と均一にすることができるからである。更に、必要に応じて、第二巻回部の一方の側面を一方の傾斜面に面接触させられるからである。
また、第一巻回部の他方の側面と他方の傾斜面との間の幅方向に沿った間隔は、内底面側からその反対側に亘って漸次大きくなっている。同様に、第二巻回部の他方の側面と他方の傾斜面との間の幅方向に沿った間隔は、内底面側からその反対側に亘って漸次大きくなっている。そして、第二巻回部の他方の側面と他方の傾斜面との間の隙間に第一放熱部を介在させることにより、第二巻回初の他方の側面からも第二巻回部の熱をケースのコイル対向面に伝達させ易いからである。
(8)上記リアクトルの一形態として、
前記放熱部材は、前記第一巻回部と前記第二巻回部との間に介在される突出部を有することが挙げられる。
上記の構成によれば、突出部により、第二巻回部に対して放熱部材を適正な位置に配置し易い。突出部を第一巻回部と第二巻回部との間に介在させることで、放熱部材をケースの深さ方向の所定の位置に位置決めできるからである。そのため、封止樹脂部の形成時、充填樹脂の流動に伴う放熱部材の位置ずれを抑制し易い。放熱部材の位置ずれとしては、例えば、ケースの内底面側へ沈むことがげられる。その上、リアクトルの製造時、放熱部材をコイルに組み付け易い。そのため、リアクトルの製造作業性に優れる。
(9)上記リアクトルの一形態として、
前記放熱部材の熱伝導率が1W/mK以上であることが挙げられる。
上記の構成によれば、第二巻回部を放熱させ易い。放熱部材の熱伝導率が高いため、放熱部材を介して第二巻回部の熱をケースのコイル対向面に伝達させ易いからである。
(10)上記リアクトルの一形態として、
前記放熱部材が金属で構成され、
前記放熱部材と前記第二巻回部との間に介在されて、前記放熱部材と前記第二巻回部とを絶縁する絶縁部材を備えることが挙げられる。
放熱部材が金属で構成されていることで、第二巻回部を放熱させ易い。絶縁部材を備えることで、第二巻回部と放熱部材との間の絶縁性を高められる。
(11)上記リアクトルの一形態として、
前記内底面と前記各傾斜面とのなす角が、91°以上95°以下であることが挙げられる。
上記角度が91°以上であれば、ケースの離型性を高められる。ケースは、代表的には、ダイキャストなどの金型鋳造や射出成形により製造される。傾斜面は、ケースの製造時、金型からケースを離型させるために金型に設けられる抜き勾配が転写されることで形成される。上記角度が91°以上であれば、第一巻回部と第二巻回部の幅が同一であるので、第一巻回部と第二巻回部とを縦積みした場合、上段側の第二巻回部の側面と傾斜面との間の間隔は、下段側の第一巻回部の側面と傾斜面との間の間隔に比較して大きくなり易い。しかし、上段側の第二巻回部の側面と傾斜面との間の隙間に介在される放熱部材を備えることで、上段側の第二巻回部の側面と傾斜面との間の隙間を埋めることができる。そのため、上記縦積みとしても、ケースの側壁部を介して第二巻回部を放熱させ易い。上記角度が95°以下であれば、角度が過度に大き過ぎない。そのため、放熱部材の幅が過度に大きくなり過ぎない。よって、放熱部材のサイズを小さくし易いため、放熱部材の使用量を低減できる。
《本開示の実施形態の詳細》
本開示の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。
《実施形態1》
〔リアクトル〕
図1、図2を参照して、実施形態1に係るリアクトル1Aを説明する。リアクトル1Aは、コイル2と磁性コア3とを組み合わせた組合体10と、ケース5と、放熱部材6と、封止樹脂部8とを備える。ケース5は、組合体10を載置する底板部51と、組合体10の外周を囲む側壁部52とを備える。側壁部52におけるコイル2の側面と対向する一対のコイル対向面521は、底板部51側から底板部51の反対側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面522を有する。放熱部材6は、コイル2とケース5との間に介在される。封止樹脂部8は、ケース5の内部に充填されて組合体10の少なくとも一部を封止する。コイル2は、巻線を巻回してなる第一巻回部21及び第二巻回部22を有する。第一巻回部21は、底板部51側に配置される。第二巻回部22は、第一巻回部21の底板部51側とは反対側に配置される。第一巻回部21と第二巻回部22とは、互いの軸が平行となるように縦積みされている。リアクトル1Aの特徴の一つは、放熱部材6が少なくとも一方のコイル対向面521(後述の傾斜面522)と第二巻回部22との間に介在される第一放熱部61を有する点にある。以下、リアクトル1Aの主たる特徴部分、特徴部分に関連する部分の構成、及び主要な効果を順に説明する。その後、各構成を詳細に説明する。以下、ケース5の底板部51側を下といい、底板部51側とは反対側を上という。この上下方向(図1,図2の紙面上下方向)に沿った方向(ケース5の深さ方向)を高さ(縦)方向という。この高さ方向とコイル2の軸方向との両方向に直交する方向(図2の紙面左右方向)を幅方向という。
[主たる特徴部分及び関連する部分の構成]
(ケース)
ケース5は、内部に組合体10を収納する。ケース5は、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)を図ると共に、組合体10を放熱できる。ケース5は、底板部51と側壁部52とを備える有底筒状の容器である。図1では、説明の便宜上、紙面手前の側壁部の図示を省略している。底板部51と側壁部52とは、本例では一体に成形されている。なお、底板部51と側壁部52とは、個々に成形してもよい。その場合、底板部51と側壁部52とは、互いにねじ止めするなどして一体化することが挙げられる。側壁部52の上端側には、開口部55が形成されている。底板部51と側壁部52とで囲まれる内部空間は、組合体10の全体を収納可能な形状及び大きさを有する。
〈底板部〉
底板部51は、組合体10が載置される内底面511と、冷却ベースなどの設置対象(図示略)に設置する外底面とを有する。底板部51は、矩形平板状である。内底面511及び外底面は、本例では平面で構成されている。
〈側壁部〉
側壁部52は、組合体10の外周を囲む。側壁部52は、底板部51の周縁に立設される。側壁部52の形状は、本例では矩形枠状である。側壁部52の高さは、組合体10の高さよりも高い。側壁部52の内壁面520は、一対のコイル対向面521(図2)と一対のコア対向面523(図1)との4つの面を有する。一対のコイル対向面521は、互いに対向し、一対のコア対向面523は、互いに対向している。一対のコイル対向面521の対向方向と一対のコア対向面523の対向方向とは互いに直交する。
・コイル対向面
各コイル対向面521は、コイル2(第一巻回部21及び第二巻回部22)の側面に対向する。第一巻回部21及び第二巻回部22の側面とは、第一巻回部21及び第二巻回部22の外周面のうち第一巻回部21及び第二巻回部22の幅方向に位置する面をいう。各コイル対向面521は、ケース5の内底面511側から開口部55側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面522を有する。コイル対向面521(傾斜面522)における後述の端面部材41(保持部材4)との対向箇所には、ケース5の深さ方向に亘って端面部材41をはめ込む溝部(図示略)が形成されていてもよい。上記溝部が形成されていれば、コイル2と磁性コア3と保持部材4との組合体10をケース5に対して位置決めし易い。
・コア対向面
コア対向面523は、外側コア部33の外端面に対向する。外側コア部33の外端面とは、外側コア部33における第一内側コア部31及び第二内側コア部32側とは反対側の面をいう。各コア対向面523は、コイル対向面521と同様、ケース5の内底面511側から開口部55側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面524を有する。
ケース5は、代表的には、ダイキャストなどの金型鋳造や射出成形により製造される。傾斜面522,524は、ケース5の製造時、金型からケース5を離型させるために金型に設けられる抜き勾配が転写されることで形成される。
・傾斜角度
傾斜面522及び傾斜面524のそれぞれと内底面511とのなす角(角度α)は、91°以上95°以下が好ましい(図1,図2)。図1,図2では、説明の便宜上、傾斜面522及び傾斜面524の傾斜角度を誇張して示している。傾斜面522及び傾斜面524のそれぞれと内底面511とのなす角は、本例では全て同一としている。なお、傾斜面522と内底面511とのなす角と、傾斜面524と内底面511とのなす角とを異ならせてもよい。
上記角度αが91°以上であれば、ケース5の離型性を高められる。上記角度αが91°以上であれば、第一巻回部21と第二巻回部22の幅が同一であるので、第一巻回部21と第二巻回部22とを互いの軸が平行となるように内底面511に直交する方向(ケース5の深さ方向)に積層(縦積み)した場合、上段側の第二巻回部22の側面と傾斜面522との間の間隔は、下段側の第一巻回部21の側面と傾斜面522との間の間隔に比較して大きくなり易い。しかし、上段側の第二巻回部22の側面と傾斜面522との間の隙間に介在される放熱部材6(後述)を備えることで、上段側の第二巻回部22の側面と傾斜面522との間の隙間を埋めることができる。そのため、上記縦積みしても、ケース5の側壁部52を介して第二巻回部22を放熱させ易い。上記角度αが95°以下であれば、角度が過度に大き過ぎない。そのため、放熱部材6の幅が過度に大きくなり過ぎない。よって、放熱部材のサイズを小さくし易いため、放熱部材の使用量を低減できる。
〈材質〉
ケース5の材質は、非磁性金属や非金属材料が挙げられる。非磁性金属としては、アルミニウムやその合金、マグネシウムやその合金、銅やその合金、銀やその合金、オーステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。これらの非磁性金属は熱伝導率が比較的高い。そのため、ケース5を放熱経路に利用でき、組合体10に発生した熱を設置対象(冷却ベース)に効率良く放熱できる。よって、リアクトル1Aの放熱性を高められる。金属でケース5を形成する場合、ダイキャストを好適に利用できる。非金属材料としては、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂などの樹脂が挙げられる。これらの非金属材料は一般に電気絶縁性に優れるものが多い。そのため、コイル2とケース5との間の絶縁性を高められる。これらの非金属材料は上述した金属材料よりも軽く、リアクトル1Aを軽量にできる。上記樹脂には、セラミックスフィラーを含有させてもよい。セラミックスフィラーは、例えば、アルミナ、シリカなどが挙げられる。これらのセラミックスフィラーを含有する樹脂は、放熱性及び電気絶縁性に優れる。樹脂でケース5を形成する場合、射出成形を好適に利用できる。底板部51と側壁部52とを個々に成形する場合には、底板部51と側壁部52とが互いに異なる材質で構成されていてもよい。
(コイル)
コイル2に備わる第一巻回部21及び第二巻回部22は、別々の巻線を螺旋状に巻回してなる中空の筒状体(角筒状体)である。なお、第一巻回部21及び第二巻回部22は、一本の巻線で形成することもできる。第一巻回部21及び第二巻回部22は、互いに電気的に接続されている。電気的な接続の仕方は後述する。
第一巻回部21及び第二巻回部22を構成する各巻線は、導体線の外周に絶縁被覆を備える被覆線を利用できる。導体線の材質は、銅、アルミニウム、マグネシウム、或いはその合金が挙げられる。導体線の種類は、平角線や丸線が挙げられる。絶縁被覆は、エナメル(代表的にはポリアミドイミド)などが挙げられる。本例の各巻線には、導体線が銅製の平角線からなり、絶縁被覆がエナメル(代表的にはポリアミドイミド)からなる被覆平角線を用いている。この被覆平角線をエッジワイズ巻きしたエッジワイズコイルで第一巻回部21及び第二巻回部22を構成している。第一巻回部21及び第二巻回部22の巻線の断面積は、本例では互いに同一である。第一巻回部21及び第二巻回部22の巻回方向は、互いに同一方向である。第一巻回部21及び第二巻回部22の巻数は、互いに同一数である。なお、第一巻回部21と第二巻回部22の巻線の断面積や巻数が互いに異なっていてもよい。
第一巻回部21及び第二巻回部22の配置は、互いの軸が平行となるようにケース5の深さ方向に積層(縦積み)した状態としている。この平行とは、同一直線状は含まない。第一巻回部21は、底板部51(内底面511)側に配置されている。第二巻回部22は、第一巻回部21の上方側(底板部51側とは反対側)に配置されている。
第一巻回部21及び第二巻回部22の端面形状は、互いに矩形枠状(正方形枠状を含む)としている(図2)。第一巻回部21及び第二巻回部22の角部は丸めている。なお、第一巻回部21及び第二巻回部22の端面形状は、台形枠状などでもよい。台形枠状としては、等脚台形枠状や直角台形枠状が挙げられる。
第一巻回部21の端面形状は、一対のケース対向辺211と一対の連結辺212とを有する(図2)。一対のケース対向辺211は、側壁部52の各コイル対向面521の傾斜面522に対向する。一対の連結辺212は、一対のケース対向辺211の一端側同士及び他端側同士を連結する。本例では、一対のケース対向辺211は、ケース5の深さ方向に平行である。各連結辺212は、底板部51の内底面511に平行であり、ケース5の幅方向に沿っている。同様に、第二巻回部22の端面形状は、一対のケース対向辺221と一対の連結辺222とを有する(図2)。一対のケース対向辺221は、側壁部52の各コイル対向面521の傾斜面522に対向する。一対の連結辺222は、一対のケース対向辺221の一端側同士及び他端側同士を連結する。本例では、一対のケース対向辺221は、ケース5の深さ方向に平行である。各連結辺222は、底板部51の内底面511に平行であり、ケース5の幅方向に沿っている。
第一巻回部21と第二巻回部22の高さ及び幅は、本例では互いに同一である。即ち、第一巻回部21における一対のケース対向辺211の長さと、第二巻回部22における一対のケース対向辺221の長さとは、同じ長さである。第一巻回部21における一対の連結辺212の長さと、第二巻回部22における一対の連結辺222の長さとは、同じ長さである。第一巻回部21と第二巻回部22の形状が台形枠状の場合、幅が同一とは、第二巻回部22と第一巻回部21の最小幅同士が同一であり、最大幅同士が同一であることをいう。なお、第一巻回部21及び第二巻回部22の高さは、互いに異ならせてもよい。
第一巻回部21の各側面と各傾斜面522との間の幅方向に沿った間隔は、内底面511側から開口部55側に亘って漸次大きくなっている。同様に、第二巻回部22の各側面と各傾斜面522との間の幅方向に沿った間隔は、内底面511側から開口部55側に亘って漸次大きくなっている。第二巻回部22の各側面と各傾斜面522との間の幅方向に沿った最小の間隔は、第一巻回部21の各側面と各傾斜面522との間の幅方向に沿った最大の間隔よりも大きい。即ち、第二巻回部22の各側面における内底面511側と各傾斜面522との間の幅方向に沿った間隔は、第一巻回部21の各側面における開口部55側と各傾斜面522との間の幅方向に沿った間隔よりも大きい。
(放熱部材)
放熱部材6は、コイル2とケース5との間に介在される(図1,図2)。放熱部材6は、コイル2の熱をケース5に伝達できる。図2では、説明の便宜上、放熱部材6の厚さ(幅方向に沿った長さ)を誇張して示している。この点は、後述する図3~図6でも同様である。放熱部材6は、少なくとも第一放熱部61(図2の紙面左側)を有する。放熱部材6は、更に、第二放熱部62(図2の紙面右側)を有することが好ましい。本例の放熱部材6は、第一放熱部61に加えて第二放熱部62を有する。
〈第一放熱部〉
第一放熱部61は、一方の傾斜面522と第二巻回部22の側面との間に介在される(図2の紙面左側)。この第一放熱部61は、一方の傾斜面522と第二巻回部22の一方の側面との間の隙間を埋められる。そのため、一方の傾斜面522と第二巻回部22の一方の側面との間の間隔が、一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間の間隔に比較して大きくても、第一放熱部61を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。よって、ケース5の側壁部52を介して第一巻回部21と第二巻回部22とを均等に冷却し易い。第一巻回部21と第二巻回部22の均等な冷却により、コイル2の最高温度を低減し易い。コイル2の最高温度の低減により、リアクトル1Aの損失を低減し易い。
第一放熱部61は、シート状の部材で構成されている。第一放熱部61の断面形状は、一方の傾斜面522と第二巻回部22の一方の側面との間の隙間の形状に沿った形状とすることが好ましい。一方の傾斜面522と第二巻回部22の一方の側面との間の隙間を第一放熱部61で埋め易いからである。第一放熱部61の断面形状は、本例では直角台形状である。
第一放熱部61の厚さ(幅方向に沿った長さ)は、内底面511側から開口部55側に向かって漸次大きくなっている。第一放熱部61における第二巻回部22との対向面は、第二巻回部22の側面に平行な平面で構成されていて、第二巻回部22の側面と面接触している。第一放熱部61における傾斜面522との対向面は、傾斜面522に平行な平面で構成されていて、傾斜面522に面接触している。第一放熱部61と第二巻回部22とが面接触し、第一放熱部61と傾斜面522とが面接触していることで、第一放熱部61を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。
第一放熱部61の高さ(深さ方向に沿った長さ)は、第二巻回部22の上端から第二巻回部22の下端に亘る長さを有することが好ましい。第二巻回部22の一方の側面を高さ方向の全域に亘って第一放熱部61に接触させられるからである。そのため、第一放熱部61を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。
第一放熱部61の下端側は、第二巻回部22の下端に位置していてもよいし、第二巻回部22の下端よりも下方側に位置していてもよい。即ち、第一放熱部61は、一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間に介在されていなくてもよいし、一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間に介在されていてもよい。
第一放熱部61の下端側の位置は、第二巻回部22の下端に位置していてもよいが、第一放熱部61の熱伝導率が封止樹脂部8の熱伝導率よりも大きいため、第二巻回部22の下端よりも下方側に位置することが好ましい。第一巻回部21を更に放熱させ易いからである。一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間の隙間を第一放熱部61の下端側で埋めることができる。上述したように、一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間の隙間は、一方の傾斜面522と第二巻回部22の一方の側面との間の隙間に比較して小さい。そのため、一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間の隙間に第一放熱部61の下端側が介在されていなくても、ケース5の側壁部52を介して第一巻回部21を放熱させ易い。しかし、第一放熱部61の下端側を一方の傾斜面522と第一巻回部21の一方の側面との間に介在させれば、第一放熱部61を介して第一巻回部21の熱をケース5の側壁部52に更に伝達させ易い。
即ち、第一放熱部61高さは、第二巻回部22の上端から第一巻回部21の上端よりも下方に亘る長さを有することが好ましい。更に、第一放熱部61の高さは、第二巻回部22の上端から第一巻回部21の下端に亘る長さを有することが好ましい。本例では、第一放熱部61の高さは、第二巻回部22の上端よりも上方から、第一巻回部21の上端と下端との間にまで亘る長さを有する。
第一放熱部61の長さ(第二巻回部22の軸方向に沿った長さ)は、第二巻回部22の軸方向の全長と同等の長さを有することが好ましい。第二巻回部22の一方の側面をその軸方向の略全域に亘って第一放熱部61に接触させられるからである。そのため、第一放熱部61を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。
〈第二放熱部〉
第二放熱部62は、他方の傾斜面522と第二巻回部22の他方の側面との間に介在される(図の紙面右側)。放熱部材6が第二放熱部62を有することで、第二巻回部22の他方の側面からも第二放熱部62を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。この第二放熱部62は、第一放熱部61と同じ構成を採用できる。
〈材質〉
放熱部材6の材質は、封止樹脂部8よりも熱伝導率の高い材質が好ましい。放熱部材6が封止樹脂部8よりも熱伝導率が高いことで、第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。放熱部材6の熱伝導率は、例えば、1W/mK以上が好ましい。放熱部材6の熱伝導率が1W/mK以上であれば、第二巻回部22を放熱し易い。放熱部材6の熱伝導率は、更に3W/mK以上が好ましく、特に5W/mK以上が好ましい。放熱部材6の熱伝導率の上限値は、特に限定されないが、100W/mK程度が挙げられる。放熱部材6の材質は、例えば、ケース5と同様の非磁性金属や非金属材料が挙げられる。
(磁性コア)
磁性コア3は、第一内側コア部31及び第二内側コア部32と、一対の外側コア部33とを備える(図1)。
第一内側コア部31及び第二内側コア部32はそれぞれ、第一巻回部21及び第二巻回部22の内部に配置される。第一内側コア部31及び第二内側コア部32は、磁性コア3のうち、第一巻回部21及び第二巻回部22の軸方向に沿った部分を意味する。本例では、磁性コア3のうち、第一巻回部21及び第二巻回部22の軸方向に沿った部分の両端部が第一巻回部21及び第二巻回部22の外側に突出しているが、その突出する部分も第一内側コア部31及び第二内側コア部32の一部である。一対の外側コア部33は、第一巻回部21及び第二巻回部22の外部に配置される。即ち、外側コア部33は、コイル2が配置されず、コイル2から突出(露出)される。
磁性コア3は、離間して配置される第一内側コア部31及び第二内側コア部32を挟むように一対の外側コア部33が配置され、第一内側コア部31及び第二内側コア部32の端面と外側コア部33の内端面とを接触させて環状に形成される。これら第一内側コア部31及び第二内側コア部32と一対の外側コア部33とにより、コイル2を励磁したとき、閉磁路を形成する。
〈内側コア部〉
第一内側コア部31及び第二内側コア部32の形状は、第一巻回部21及び第二巻回部22の内周形状に沿った形状とすることが好ましい。第一巻回部21の内周面と第一内側コア部31の外周面との間の間隔を、第一内側コア部31の周方向に亘って均一にし易いからである。また、第二巻回部22の内周面と第二内側コア部32の外周面との間の間隔を、第二内側コア部32の周方向に亘って均一にし易いからである。本例では、第一内側コア部31及び第二内側コア部32の形状は、直方体状である。第一内側コア部31及び第二内側コア部32の角部は、第一巻回部21及び第二巻回部22の角部の内周面に沿うように丸めている。
第一内側コア部31の高さと第二内側コア部32の高さとは、本例では同一の高さとしている。第一内側コア部31の幅と第二内側コア部32の幅とは、同一の幅としている。そのため、第一巻回部21の内周面と第一内側コア部31の外周面との間の間隔の大きさと、第二巻回部22の内周面と第二内側コア部32の外周面との間の間隔の大きさとは、互いに同一である。
本例の第一内側コア部31及び第二内側コア部32は、一つの柱状のコア片で構成されている。コア片は、ギャップを介さず、第一巻回部21及び第二巻回部22の軸方向の略全長の長さを有する。なお、第一内側コア部31及び第二内側コア部32は、複数の柱状のコア片とギャップとがコイル2の軸方向に沿って積層配置された積層体で構成してもよい。
〈外側コア部〉
外側コア部33の形状は、例えば、直方体状や四角錐台状などが挙げられる。直方体状とは、外側コア部33の外端面と側面と上面(下面)の形状がいずれも矩形の柱状体である。上面と下面の面積は同一である。四角錐台状とは、例えば、外側コア部33の外端面と上面(下面)の形状が矩形であり、側面の形状が直角台形の柱状体が挙げられる。四角錐台状の外側コア部33は、上面の面積が下面の面積よりも大きい。
本例の外側コア部33の形状は、四角錐台状である。具体的には、外側コア部33を外端面と上面(下面)の形状が矩形であり、側面の形状が直角台形の柱状体が挙げられる(図1)。外側コア部33の外端面は、コア対向面523の傾斜面524に平行な面で構成することが好ましい。外側コア部33の外端面とコア対向面523の傾斜面524とを面接触させられるからである。この面接触によって、外側コア部33の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。そのため、磁性コア3の放熱性を高め易い。その上、一対の外側コア部33を互いに近接する方向に押し付けることができる。そのため、ケース5に対する磁性コア3の位置ずれが生じ難い。
外側コア部33の上面は、本例では第二内側コア部32の上面と略面一である。外側コア部33の下面は、本例では第一内側コア部31の下面と略面一である。なお、外側コア部33の上面は、第二内側コア部32の上面よりも上方にあってもよい。外側コア部33の下面は、第一内側コア部31の下面よりも下方にあってもよい。
(封止樹脂部)
封止樹脂部8は、ケース5内に充填されて組合体10の少なくとも一部を覆う。封止樹脂部8は、組合体10の熱をケース5へ伝達、組合体10の機械的保護及び外部環境からの保護(防食性の向上)、組合体10とケース5との間の電気的絶縁性の向上、組合体10の一体化、組合体10とケース5との一体化によるリアクトル1Aの強度や剛性の向上といった種々の機能を奏する。
本例の封止樹脂部8は、組合体10の実質的に全体を埋設している。この封止樹脂部8は、コイル2とケース5との間に介在される部分を有する。具体的には、第一巻回部21の下面と底板部51の内底面511との間、第一巻回部21の各側面の下方側と側壁部52のコイル対向面521との間に介在されている。その他、第一巻回部21の上面と第二巻回部22の下面との間にも介在されている。第一巻回部21の熱は、封止樹脂部8を介してケース5に伝達される。
封止樹脂部8の材質は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、例えば、PPS樹脂などが挙げられる。これらの樹脂には、上述のセラミックスフィラーなどを含有させてもよい。
[リアクトルの主たる特徴部分における作用効果]
実施形態1に係るリアクトル1Aは、以下の効果を奏することができる。
(1)第一巻回部21と第二巻回部22とを縦積みしているため、第一巻回部21と第二巻回部22とを平置きする場合に比較して、設置面積が小さい。第一巻回部21と第二巻回部22の並列方向とコイル2の軸方向との両方向に直交する方向に沿った組合体10の長さが、第一巻回部21と第二巻回部22の並列方向に沿った組合体1の長さよりも小さいからである。
(2)低損失である。一方の傾斜面522と第二巻回部22の一方の側面との間の隙間を第一放熱部61で埋めることができ、他方の傾斜面522と第二巻回部22の他方の側面との間の隙間を第二放熱部62で埋めることができる。そのため、各傾斜面522と第二巻回部22の各側面との間の間隔が、各傾斜面522と第一巻回部21の各側面との間の間隔に比較して大きくても、第二巻回部22の両方の側面から第一放熱部61及び第二放熱部62を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。よって、第二巻回部22を放熱し易いため、ケース5の側壁部52を介して第一巻回部21と第二巻回部22とを均等に冷却し易い。第一巻回部21と第二巻回部22の均等な冷却により、コイル2の最高温度を低減し易い。コイル2の最高温度の低減により、リアクトル1Aの損失を低減し易い。
[その他の特徴部分を含む各構成の説明]
(コイル)
コイル2の軸方向の一端側における端部の導体同士(図示略)は、直接接続されている。例えば、第一巻回部21の巻線の端部側を曲げて、第二巻回部22の巻線の端部側に引き伸ばして接続している。なお、この導体同士の接続は、第一巻回部21及び第二巻回部22とは独立する接続部材を介して行ってもよい。接続部材は、例えば、巻線と同一部材で構成する。導体同士の接続は、溶接や圧接で行える。
一方、コイル2の軸方向の他端側における各巻線の両端部(図示略)は、ケース5の開口部55から上方へ引き伸ばされている。各巻線の両端部は、絶縁被覆が剥がされて導体が露出している。露出した導体には、端子部材(図示略)が接続される。コイル2は、この端子部材を介してコイル2に電力供給を行なう電源などの外部装置(図示略)が接続される。
第一巻回部21及び第二巻回部22は、一体化樹脂(図示略)によって個別に一体化されていてもよい。一体化樹脂は、第一巻回部21及び第二巻回部22の外周面、内周面、及び端面を覆うと共に、隣り合うターン同士を接合する。一体化樹脂は、巻線の外周(絶縁被覆のさらに外周)に形成される熱融着樹脂の被覆層を有するものを利用し、巻線を巻回した後、加熱して被覆層を溶融することで形成できる。熱融着樹脂の種類は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂が挙げられる。
(磁性コア)
〈材質〉
第一内側コア部31及び第二内側コア部32と外側コア部33とは、圧粉成形体や複合材料で構成される。圧粉成形体は、軟磁性粉末を圧縮成形してなる。圧粉成形体は、複合材料に比較して、コア片に占める軟磁性粉末の割合を高くできる。そのため、磁気特性(比透磁率や飽和磁束密度)を高め易い。複合材料は、樹脂中に軟磁性粉末が分散されてなる。複合材料は、未固化の樹脂中に軟磁性粉末を分散した流動性の素材を金型に充填し、樹脂を硬化させることで得られる。複合材料は、樹脂中の軟磁性粉末の含有量を容易に調整できる。そのため、磁気特性(比透磁率や飽和磁束密度)を調整し易い。その上、圧粉成形体に比較して、複雑な形状でも形成し易い。なお、第一内側コア部31及び第二内側コア部32と外側コア部33は、圧粉成形体の外周が複合材料で覆われたハイブリッドコアとすることもできる。本例では、第一内側コア部31及び第二内側コア部32を複合材料で構成し、一対の外側コア部33を圧粉成形体で構成している。
軟磁性粉末を構成する粒子は、軟磁性金属の粒子や、軟磁性金属の粒子の外周に絶縁被覆を備える被覆粒子、軟磁性非金属の粒子などが挙げられる。軟磁性金属は、純鉄や鉄基合金(Fe-Si合金、Fe-Ni合金など)などが挙げられる。絶縁被覆は、リン酸塩などが挙げられる。軟磁性非金属は、フェライトなどが挙げられる。複合材料の樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が利用できる。熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂は、例えば、PPS樹脂、ポリアミド(PA)樹脂(例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン9Tなど)、液晶ポリマー(LCP)、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂などが挙げられる。これらの樹脂には、上述のセラミックスフィラーを含有させてもよい。ギャップは、第一内側コア部31及び第二内側コア部32と外側コア部33よりも比透磁率が小さい材料からなる。
第一内側コア部31及び第二内側コア部32の比透磁率は、5以上50以下が好ましく、更には10以上30以下が好ましく、特に20以上30以下が好ましい。外側コア部33の比透磁率は、第一内側コア部31及び第二内側コア部32の比透磁率の2倍以上を満たすことが好ましい。外側コア部33の比透磁率は、50以上500以下が好ましい。
(保持部材)
組合体10は、保持部材4を備えていてもよい(図1)。保持部材4は、コイル2と磁性コア3との間の絶縁を確保する。本例の保持部材4は、一対の端面部材41を有する。
〈端面部材〉
端面部材41は、コイル2の各端面と各外側コア部33との間の絶縁を確保する。各端面部材41の形状は、同一形状である。各端面部材41は、二つの貫通孔410が第一巻回部21及び第二巻回部22の積層方向に沿って設けられた枠状の板材である。各貫通孔410には、第一内側コア部31と第二内側コア部32の各端部が嵌め込まれる。各端面部材41におけるコイル2側の面には、第一巻回部21及び第二巻回部22の端面を収納する二つの凹部411が形成されている。コイル2側の各凹部411は、第一巻回部21及び第二巻回部22の端面全体を端面部材41に面接触させる。各凹部411は、貫通孔410の周囲を囲むように矩形の環状に形成されている。各端面部材41における外側コア部33側の面には、外側コア部33を嵌め込むための一つの凹部412が形成されている。
〈内側部材〉
保持部材4は、更に、内側部材(図示略)を有していもよい。内側部材は、第一巻回部21及び第二巻回部22の内周面と第一内側コア部31及び第二内側コア部32の外周面との間の絶縁を確保する。
〈材質〉
保持部材4の材質は、各種の樹脂等の絶縁材料が挙げられる。樹脂としては、例えば、上述した複合材料の樹脂と同様の樹脂が挙げられる。その他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、PBT樹脂、ABS樹脂などが挙げられる。その他の熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂などが挙げられる。特に、保持部材4の材質は、封止樹脂部8と同じ材質とすることが好ましい。保持部材4と封止樹脂部8の線膨張係数を同じにすることができ、熱膨張・収縮に伴う各部材の損傷を抑制できるからである。
(モールド樹脂部)
組合体10は、モールド樹脂部(図示略)を備えていてもよい。モールド樹脂部は、各外側コア部33を覆い、第一巻回部21及び第二巻回部22の内部に及ぶ。モールド樹脂部は、各外側コア部33の外周面のうち、第一内側コア部31及び第二内側コア部32との連結面を除く領域を覆う。モールド樹脂部は、各外側コア部33と各端面部材41の凹部412との間と、第一内側コア部31及び第二内側コア部32の外周面と各端面部材41の貫通孔410との間と、第一巻回部21及び第二巻回部22の内周面と第一内側コア部31及び第二内側コア部32の外周面との間とに介在されている。このモールド樹脂部により、各外側コア部33と各端面部材41と第一内側コア部31及び第二内側コア部32と第一巻回部21及び第二巻回部22とを一体化できる。モールド樹脂部の材質には、例えば、上述した複合材料の樹脂と同様の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が利用できる。これらの樹脂には、上述のセラミックスフィラーを含有させてもよい。セラミックスフィラーを含有すれば、モールド樹脂部の放熱性を向上させられる。
[使用態様]
リアクトル1Aは、電圧の昇圧動作や降圧動作を行う回路の部品に利用できる。リアクトル1Aは、例えば、種々のコンバータや電力変換装置の構成部品などに利用できる。コンバータの一例としては、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等の車両に搭載される車載用コンバータ(代表的にはDC-DCコンバータ)や、空調機のコンバータ等が挙げられる。
《実施形態2》
〔リアクトル〕
図3を参照して、実施形態2に係るリアクトル1Bを説明する。実施形態2に係るリアクトル1Bは、第一放熱部61及び第二放熱部62(放熱部材6)がそれぞれ金属で構成されている。実施形態2に係るリアクトル1Bは、絶縁部材7を備える点が、実施形態1に係るリアクトル1Aと相違する。以下、相違点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略する。この点は、後述する実施形態3~実施形態5でも同様である。図は、図2に示す断面図と同様の位置でリアクトル1を切断した状態を示す断面図である。
(絶縁部材)
絶縁部材7は、放熱部材6(第一放熱部61及び第二放熱部62の各々)と第二巻回部22とを絶縁する。放熱部材6と第二巻回部22とは、第二巻回部22の巻線の絶縁被覆により絶縁できるものの、絶縁部材7を備えることで更に絶縁性を高められる。絶縁部材7の材質は、ケース5と同様の非金属材料が挙げられる。絶縁部材7は、放熱部材6と一体に形成されていてもよいし、放熱部材6と別部材で構成されていてもよい。本例では、絶縁部材7は、放熱部材6と一体に形成されている。
絶縁部材7の被覆領域は、第一放熱部61及び第二放熱部62における第二巻回部22との対向領域とすることが挙げられる。本例のように第一放熱部61や第二放熱部62の下端側が、第一巻回部21側にまで延びている場合、絶縁部材7は、第一放熱部61や第二放熱部62における第一巻回部21との対向領域にも形成されていることが好ましい。そうすれば、放熱部材6と第一巻回部21とを絶縁できる。
絶縁部材7の厚さ(幅方向に沿った長さ)は、絶縁性を高められる範囲で薄いほど好ましい。絶縁部材7が設けられていても、放熱部材6を介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易いからである。絶縁部材7の厚さは、例えば、0.1mm以上が好ましい。絶縁部材7の厚さが0.1mm以上であれば、絶縁性を高め易い。絶縁部材7の厚さは、例えば、2.0mm以下が好ましい。絶縁部材7の厚さが2.0mm以下であれば、第二巻回部22を放熱し易い。絶縁部材7の厚さは、更には1.0mm以下が好ましく、特に0.5mm以下が好ましい。
〔作用効果〕
実施形態2に係るリアクトル1Bは、第二巻回部22をその両方の側面から放熱させ易い。第一放熱部61及び第二放熱部62がそれぞれ金属で構成されているため、第二巻回部22の両方の側面から第一放熱部61と第二放熱部62とを介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易いからである。その上、第一放熱部61及び第二放熱部62とコイル2とを絶縁し易い。絶縁部材7が第一放熱部61及び第二放熱部62におけるコイル2との対向領域に形成されているからである。
《実施形態3》
〔リアクトル〕
図4を参照して、実施形態3に係るリアクトル1Cを説明する。実施形態3に係るリアクトル1Cは、第一放熱部61及び第二放熱部62(放熱部材6)がそれぞれ突出部611,621を備える点が、実施形態1に係るリアクトル1Aと相違する。図4は、図2に示す断面図と同様の位置でリアクトル1Cを切断した状態を示す断面図である。
(放熱部材)
〈突出部〉
各突出部611,621は、第一巻回部21と第二巻回部22との間に介在される。各突出部611,621により、第二巻回部22に対して第一放熱部61と第二放熱部62とを適正な位置に配置し易い。各突出部611,621を第一巻回部21と第二巻回部22との間に介在させることで、第一放熱部61と第二放熱部62とをケース5の深さ方向の所定の位置に位置決めできるからである。そのため、封止樹脂部8の形成時、充填樹脂の流動に伴う第一放熱部61と第二放熱部62の位置ずれを抑制し易い。第一放熱部61及び第二放熱部62の位置ずれとしては、例えば、ケース5の内底面511側へ沈むことがげられる。その上、リアクトル1Cの製造時、第一放熱部61及び第二放熱部62をコイル2に組み付け易い。そのため、リアクトル1Cの製造作業性に優れる。
各突出部611,621は、第一放熱部61及び第二放熱部62のそれぞれのコイル2との対向面からコイル2側に突出して形成されている。各突出部611,621は、その長手方向に沿って連続して形成される突条で構成してもよいし、複数の突片で構成してもよい。複数の突片は、第二巻回部22の軸方向に間隔を開けて設けることが挙げられる。突片同士の隙間から、封止樹脂部8の構成樹脂をケース5の上下方向に流通させ易い。各突出部611,621の断面形状は、例えば、三角形状、矩形状、半円状、第一巻回部21及び第二巻回部22の両角部に沿った湾曲面を有する山形状などが挙げられる。各突出部611,621の断面形状が山形状であれば、各突出部611,621を第一巻回部21及び第二巻回部22の両角部に密着させることができる。そのため、第二巻回部22のより効果的な放熱も期待できる。
突出部611,621の断面形状は、本例ではその先端側に先細る直角三角形状としている。突出部611,621の突出する部分を形成する上辺と下の2つの辺のうち、下辺が第一巻回部21の連結辺212に平行であり、上辺が傾斜辺である。下辺が連結辺212に平行であることで、下辺を第一巻回部21に当て止めさせられる。そのため、封止樹脂部8の形成時、ケース5の開口部55側から樹脂を注ぐことによって第一放熱部61及び第二放熱部62がケース5の内底面511側へ沈むことを抑制し易い。なお、直角三角形は、上辺が第二巻回部22の連結辺222に平行であり、下辺を傾斜辺としてもよい。上辺が連結222に平行であることで、上を第二巻回部22に当て止めさせられる。そのため、封止樹脂部8の形成時、ケース5内の充填樹脂の嵩が増えることによって第一放熱部61及び第二放熱部62がケース5の開口部55側へ浮き上がることを抑制し易い。
各突出部611,621の長さ(第二巻回部22の軸方向に沿った長さ)は、第二巻回部22の軸方向の長さの50%以上の長さを有することが好ましい。第二巻回部22に対して第一放熱部61と第二放熱部62とを位置ずれし難くできるからである。各突出部611,621の長さは、更に、第二巻回部22の軸方向の長さの75%以上の長さを有することが好ましく、特に、第二巻回部22の軸方向の全長と同等の長さを有することが好ましい。各突出部611,621を複数の突片で構成する場合、各突出部611,621の長さとは、第二巻回部22の軸方向に沿った複数の突片の合計長さを言う。
なお、突出部611,621のコイル2との接触箇所には、絶縁部材7(図3)が設けられていてもよい。突出部611,621が金属で構成されている場合、突出部611,621とコイル2との絶縁を高められる。
〔リアクトルの製造方法〕
リアクトル1Cは、次のようにして製造できる。放熱部材6を組合体10に対して組み付けた組物をケース5内に収納する。そして、封止樹脂部8の構成樹脂をケース5内に充填して硬化する。組合体10をケース5内に収納する前に放熱部材6を組合体10に組み付けることで、ケース5の傾斜面522と第二巻回部22との間に放熱部材6を介在させ易い。
〔作用効果〕
実施形態3に係るリアクトル1Cは、第二巻回部22をその両方の側面から放熱させ易い。第一放熱部61と第二放熱部62とがそれぞれ突出部611,621を有することで、第二巻回部22に対して第一放熱部61及び第二放熱部62を適正な位置に配置し易いからである。そのため、第二巻回部22の両方の側面から第一放熱部61と第二放熱部62とを介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。
《実施形態4》
〔リアクトル〕
図5を参照して、実施形態4に係るリアクトル1Dを説明する。実施形態4に係るリアクトル1Dは、放熱部材6が連結部63を備える点が、実施形態1に係るリアクトル1Aと相違する。図5は、図2に示す断面図と同様の位置でリアクトル1Dを切断した状態を示す断面図である。
(放熱部材)
〈連結部〉
連結部63は、第二巻回部22の上面(第一巻回部21側とは反対側)に配置されていて、第一放熱部61と第二放熱部62の上端同士を連結している。この連結部63によって、第二巻回部22に対して第一放熱部61と第二放熱部62とを適正な位置に配置し易い。連結部63を第二巻回部22の上面に配置することで、第一放熱部61と第二放熱部62とをケース5の深さ方向の所定の位置に位置決めできるからである。そのため、封止樹脂部8の形成時、充填樹脂の流動に伴う第一放熱部61及び第二放熱部62の位置ずれを抑制し易い。第一放熱部61及び第二放熱部62の位置ずれとしては、例えば、ケース5の内底面511側へ沈むことや、第二巻回部22の軸方向に沿って移動することなどが挙げられる。この連結部63により第一放熱部61と第二放熱部62とを一体物として扱えることで、リアクトル1Dの製造作業性を高められる。連結部63は、第二巻回部22の上面を機械的に保護及び外部環境から保護(防食性の向上)することもできる。
連結部63は、第一放熱部61などと同様、シート状の部材で構成されている。連結部63の断面形状は、矩形状である。連結部63の厚さ(高さ方向に沿った長さ)は、幅方向に一様である。連結部63における第二巻回部22の軸方向に沿った長さは、第二巻回部22の軸方向の全長と同等の長さを有することが好ましい。第二巻回部22の上面を略全域に亘って連結部63で覆うことができるからである。
なお、連結部63の下面(第二巻回部22との接触箇所)には、絶縁部材7(図3)が設けられていてもよい。連結部63が金属で構成されている場合、連結部63と第二巻回部22との絶縁を高められる。連結部63は、第一放熱部61と第二放熱部62とを架け渡す複数の棒材や複数の板材で構成してもよい。複数の棒材や複数の板材は、第二巻回部22の軸方向に間隔を開けて配置することが挙げられる。棒材同士や板材同士の隙間から、封止樹脂部8の構成樹脂をケース5の内底面511側に充填し易い。
(その他)
リアクトル1Dは、連結部63をケース5に固定する固定部(図示略)を有していてもよい。固定部を有していれば、封止樹脂部8の形成時、充填樹脂の流動によってケース5に対する連結部63の位置ずれを防止できる。
〔作用効果〕
実施形態4に係るリアクトル1Dは、第二巻回部22をその両方の側面から放熱させ易い。連結部63を有することで、第二巻回部22に対して第一放熱部61及び第二放熱部62を適正な位置に配置し易いからである。そのため、第二巻回部22の両方の側面から第一放熱部61と第二放熱部62とを介して第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。
《実施形態5》
〔リアクトル〕
図6を参照して、実施形態5に係るリアクトル1Eを説明する。実施形態5に係るリアクトル1Eは、第一巻回部21及び第二巻回部22の一方の側面(図6紙面右側)と一方の傾斜面522とが面接触するように第一巻回部21及び第二巻回部22を傾けて配置している点と、放熱部材6が第一放熱部61のみを備える点とが、実施形態1に係るリアクトル1Aと相違する。図6は、図2に示す断面図と同様の位置でリアクトル1Eを切断した状態を示す断面図である。
(コイル)
第一巻回部21の一方のケース対向辺211は、一方の傾斜面522に平行である。第一巻回部21の他方のケース対向辺211は、他方の傾斜面522に非平行である。第一巻回部21の一対の連結辺212は、内底面511に対して非平行である。一対の連結辺212は、一方の傾斜面522に対して直交していて、他方の傾斜面522に対して非直交に交差している。同様に、第二巻回部22の一方のケース対向辺221は、一方の傾斜面522に平行である。第二巻回部22の他方のケース対向辺221は、他方の傾斜面522に非平行である。第二巻回部22の一対の連結辺222は、内底面511に対して非平行である。一対の連結辺222は、一方の傾斜面522に対して直交していて、他方の傾斜面522に対して非直交に交差している。第一巻回部21における一対のケース対向辺211の長さと第二巻回部22における一対のケース対向辺221の長さとは同じ長さである。第一巻回部21における一対の連結辺212の長さと第二巻回部22における一対の連結辺222の長さとは同じ長さである。
第一巻回部21の一方の側面と一方の傾斜面522との間の間隔を、内底面511側から開口部55側に亘って均一にすることができる(図6の紙面右側)。同様に、第二巻回部22の一方の側面と一方の傾斜面522との間の間隔を、内底面511側から開口部55側に亘って均一にすることができる。そして、第一巻回部21の一方の側面と一方の傾斜面522との間の間隔と、第二巻回部22の一方の側面と一方の傾斜面522との間の間隔とを互いに均一にすることができる。よって、ケース5の側壁部52を介して第一巻回部21と第二巻回部22とを均等に冷却し易い。
第一巻回部21の一方の側面と第二巻回部22の一方の側面とは、本例では一方の傾斜面522に面接触している(図6の紙面右側)。そのため、第一巻回部21と第二巻回部22とをより一層冷却し易い。図6では、説明の便宜上、第一巻回部21及び第二巻回部22の一方の側面と一方の傾斜面522との間に間隔を設けているが、第一巻回部21及び第二巻回部22の一方の側面と一方の傾斜面522とは直接接触している。
第一巻回部21の他方の側面と第二巻回部22の他方の側面とは、他方の傾斜面522に接触していない(図6の紙面左側)。第一巻回部21の他方の側面と他方の傾斜面522との間と、第二巻回部22の他方の側面と他方の傾斜面522との間とには、所定の間隔が設けられている。第一巻回部21の他方の側面と他方の傾斜面522との間の間隔は、内底面511側から開口部55側に亘って漸次大きくなっている。同様に、第二巻回部22の他方の側面と他方の傾斜面522との間の間隔は、内底面511側から開口部55側に亘って漸次大きくなっている。
即ち、実施形態1と同様、第二巻回部22の他方の側面と他方の傾斜面522との間の幅方向に沿った最小の間隔は、第一巻回部21の他方の側面と他方の傾斜面522との間の幅方向に沿った最大の間隔よりも大きい。即ち、第二巻回部22の他方の側面における内底面511側と他方の傾斜面522との間の幅方向に沿った間隔は、第一巻回部21の他方の側面における開口部55側と他方の傾斜面522との間の幅方向に沿った間隔よりも大きい。
(放熱部材)
〈第一放熱部〉
第一放熱部61は、他方の傾斜面522と第二巻回部22の他方の側面との間の隙間に介在され、他方の傾斜面522と第二巻回部22の他方の側面のそれぞれに面接触している(図6の紙面左側)。そのため、第二巻回部22の他方の側面からも第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易い。よって、ケース5の側壁部52を介して第一巻回部21と第二巻回部22とを均等に冷却し易い。第一放熱部61の第二巻回部22との対向領域には、絶縁部材7(図3)が設けられていてもよい。第一放熱部61は、突出部611(図4)を有していてもよい。第一放熱部61の材質は、実施形態1の通りである。
(台座部)
リアクトル1Bは、台座部9を備えることが好ましい。台座部9は、底板部51の内底面511に配置される。この台座部9は、底板部51の内底面511に対して第一巻回部21及び第二巻回部22を傾けた状態で載置させる。台座部9は、第一巻回部21の一方のケース対向辺211及び第二巻回部22の一方のケース対向辺221を、一方の傾斜面522に対して平行にする。つまり、本例の台座部9の上面は、一方の傾斜面522に対して直交する方向に沿った面である。
本例の台座部9は、ケース5とは別部材で構成されている。台座部9は、第一巻回部21の下面の略全域を支持するシート状の部材で構成されている。台座部9の断面形状は、直角台形状である。台座部9の上面は、傾斜面で構成されている。台座部9の高さは、一方の傾斜面522側から他方の傾斜面522側に向かって漸次大きくなる。その他、台座部9は、第一巻回部21の下面における幅方向の一端側を第一巻回部21の軸方向に亘って支持する突条部材で構成されていてもよい。なお、台座部9は、ケース5の一部で構成することができる。台座部9をケース5の一部で構成する場合、例えば、内底面511を上記傾斜面で構成することが挙げられる。
台座部9の材質は、ケース5と同様の非磁性金属や非金属材料が挙げられる。これらの材質で台座部9を構成すれば、台座部9を介して第一巻回部21の熱をケース5の底板部51に伝達させ易い。そのため、第一巻回部21を冷却し易い。ケース5が非磁性金属で構成されている場合、台座部9は、非磁性金属のシートの上面に非金属材料を被覆したもので構成してもよい。そうすれば、第一巻回部21とケース5との絶縁を確保し易い。
〔作用効果〕
実施形態5に係るリアクトル1Eによれば、第二巻回部22をその両方の側面から放熱させ易い。第一巻回部21及び第二巻回部22を傾けて、第二巻回部22の一方の側面と一方の傾斜面522とを面接触させているからである。その上、他方の傾斜面522と第二巻回部22の他方の側面との間に第一放熱部61(放熱部材6)を介在させことにより、第二巻回部22の他方の側面からも第二巻回部22の熱をケース5の側壁部52に伝達させ易いからである。
本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1A,1B,1C,1D,1E リアクトル
10 組合体
2 コイル
21 第一巻回部
211 ケース対向辺
212 連結辺
22 第二巻回部
221 ケース対向辺
222 連結辺
3 磁性コア
31 第一内側コア部
32 第二内側コア部
33 外側コア部
4 保持部材
41 端面部材
410 貫通孔
411 凹部
412 凹部
5 ケース
51 底板部
511 内底面
52 側壁部
520 内壁面
521 コイル対向面
522 傾斜面
523 コア対向面
524 傾斜面
55 開口部
6 放熱部材
61 第一放熱部
611 突出部
62 第二放熱部
621 突出部
63 連結部
7 絶縁部材
8 封止樹脂部
9 台座部

Claims (9)

  1. コイルと磁性コアとの組合体と、前記組合体を内部に収納するケースと、前記ケースの内部に充填されて前記組合体の少なくとも一部を封止する封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
    前記コイルと前記ケースとの間に介在される放熱部材を備え、
    前記ケースは、
    前記組合体を載置する内底面と、
    前記コイルの側面に対向する一対のコイル対向面とを有し、
    前記一対のコイル対向面は、前記内底面側から前記内底面の反対側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面を有し、
    前記コイルは、
    前記内底面側に配置される第一巻回部と、
    前記第一巻回部の前記内底面側とは反対側に配置される第二巻回部とを備え、
    前記第一巻回部と前記第二巻回部とは、互いの軸が平行となるように縦積みされ、
    前記第一巻回部と前記第二巻回部の幅が互いに同一であり、
    前記第一巻回部及び前記第二巻回部の各端面形状は、
    矩形枠状であり、
    前記各傾斜面に対向し縦方向に伸びる一対のケース対向辺を有し、
    前記放熱部材は、少なくとも一方の前記傾斜面と前記第二巻回部の一方のケース対向辺との間に介在される第一放熱部を有し、
    少なくとも前記一方の傾斜面と前記第二巻回部の一方の前記ケース対向辺との間の幅方向に沿った間隔は、前記内底面側から前記内底面の反対側にわたって漸次大きくなっており、
    前記第一放熱部の断面形状は、少なくとも前記一方の傾斜面と前記第二巻回部の前記一方のケース対向辺との間の隙間の形状に沿った形状である、
    リアクトル。
  2. コイルと磁性コアとの組合体と、前記組合体を内部に収納するケースと、前記ケースの内部に充填されて前記組合体の少なくとも一部を封止する封止樹脂部とを備えるリアクトルであって、
    前記コイルと前記ケースとの間に介在される放熱部材を備え、
    前記ケースは、
    前記組合体を載置する内底面と、
    前記コイルの側面に対向する一対のコイル対向面とを有し、
    前記一対のコイル対向面は、前記内底面側から前記内底面の反対側に向かって互いの距離が離れるように傾斜する傾斜面を有し、
    前記コイルは、
    前記内底面側に配置される第一巻回部と、
    前記第一巻回部の前記内底面側とは反対側に配置される第二巻回部とを備え、
    前記第一巻回部と前記第二巻回部とは、互いの軸が平行となるように縦積みされ、
    前記第一巻回部と前記第二巻回部の幅が互いに同一であり、
    前記第一巻回部及び前記第二巻回部の端面形状は、
    矩形枠状であり、
    一方の前記傾斜面に対向し、かつ平行な一方のケース対向辺と、
    他方の前記傾斜面に対向し、かつ非平行な他方のケース対向辺とを有し、
    前記放熱部材は、前記他方の傾斜面と前記第二巻回部の前記他方のケース対向辺との間に介在される第一放熱部を有し、
    前記他方の傾斜面と前記第二巻回部の前記他方のケース対向辺との間の幅方向に沿った間隔は、前記内底面側から前記内底面の反対側にわたって漸次大きくなっており、
    前記第一放熱部の断面形状は、前記他方の傾斜面と前記第二巻回部の前記他方のケース対向辺との間の隙間の形状に沿った形状である、
    リアクトル。
  3. 前記放熱部材は、他方の前記傾斜面と前記第二巻回部の他方の前記ケース対向辺との間に介在される第二放熱部を有し、
    前記他方の傾斜面と前記第二巻回部の前記他方のケース対向辺との間の幅方向に沿った間隔は、前記内底面側から前記内底面の反対側にわたって漸次大きくなっており、
    前記第二放熱部の断面形状は、前記他方の傾斜面と前記第二巻回部の前記他方のケース対向辺との間の隙間の形状に沿った形状である、請求項1に記載のリアクトル。
  4. 前記放熱部材は、前記第二巻回部の前記第一巻回部側とは反対側に配置されて前記第一放熱部と前記第二放熱部とを連結する連結部を有する請求項に記載のリアクトル。
  5. 前記内底面は平面であり、
    前記第一巻回部及び前記第二巻回部の各端面形状は、前記一対のケース対向辺の一端側同士及び他端側同士を連結する一対の連結辺を有し、
    前記一対の連結辺が前記内底面に平行である請求項1請求項3、及び請求項4のいずれか1項に記載のリアクトル。
  6. 前記放熱部材は、前記第一巻回部と前記第二巻回部との間に介在される突出部を有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のリアクトル。
  7. 前記放熱部材の熱伝導率が1W/mK以上である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のリアクトル。
  8. 前記内底面と前記各傾斜面とのなす角が、91°以上95°以下である請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のリアクトル。
  9. 前記放熱部材の熱伝導率が前記封止樹脂部の熱伝導率よりも高い、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のリアクトル。
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